致遠電子ZPS-CANFD支持總線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收

采樣點是接收節(jié)點判斷信號邏輯的位置，采樣點對CAN總線來說極其重要，尤其是在組網(wǎng)的時候，多個節(jié)點盡量保持同一個采樣點，若網(wǎng)絡中節(jié)點采樣點不一致會導致同樣的采樣頻率出現(xiàn)采樣錯誤，使整個網(wǎng)絡出現(xiàn)故障。

采樣點的規(guī)則及原理

CAN協(xié)議里將一個位時間分為同步段、傳播段、相位緩沖段1和相位緩沖段2。這些段又由稱之為Time Quantum（以下稱為Tq）的最小時間單位構成。1位由多少個Tq構成、每個段由多少個Tq構成等是可以設定的。通過設置bit時序，使得可以設定一個采樣點以使總線上多個單元可同時采樣，所謂采樣點就是在這一時刻總線上的電平被鎖存，這個鎖存的電平作為位的值。采樣點的位置在相位緩沖段1（PBS1）的結束處。

圖1 CAN 位時間結構圖

同步段（SS）：多個連接在總線上的單元通過此段實現(xiàn)時序調(diào)整，同步進行接收和發(fā)送工作，邊沿包含在此段中；

傳播時間段（PTS）：用于補償網(wǎng)絡上所有的物理延遲；

相位緩沖段1（PBS1）和相位緩沖段2（PBS2）：當信號邊沿不能被包含于（SS）段中時，可在此段進行補償；

采樣點：讀取并解釋總線上各位值的一個時間點。

采樣點位置如圖1所示，它是讀取總線電平，并將讀到的電平作為位值的點，所以從一個位的開始到采樣點的時間占一個完整位的總時間的百分比就是所求的采樣點的值：

sample =（1+TSEG1）/（1+TSEG1+TSEG2）

ZPS-CANFD采樣點測試的測試原理

將ZPS-CANFD設備連接好后，再選擇“采樣點測試”并設置好對應的參數(shù)，然后開始測試即可進行采樣點的測試，如圖2，最終的測試結果為：90%，誤差為5%位寬。

圖2 采樣點測試結果

ZPS-CANFD測試原理及過程如下：

1、用ZPS-CANFD發(fā)送ID 為0的報文100幀，在此報文的第一個ID位（1注1）的0%處施加一個寬度為27%位寬（2注2）的干擾（如圖3），記錄這100幀報文中出現(xiàn)的錯誤幀數(shù)，但由于此時距離采樣點位置較遠，暫時不會出現(xiàn)錯誤幀。

圖3 干擾1

2、27%位寬的干擾逐漸以1%位寬的步進向右移動，在干擾的右邊沿快靠近采樣點時（如圖4），由于通信延遲的關系，此時采到的電平和ZPS-CANFD發(fā)送的不一致了，導致DUT接收到的CRC校驗和DUT計算的CRC校驗不一致，DUT就會主動發(fā)出錯誤幀，把每一個不同干擾位置的錯誤幀數(shù)記錄下來。從此刻開始，繼續(xù)往右步進，錯誤幀數(shù)也會有所增加。

圖4 干擾2

3、繼續(xù)步進，當干擾的左邊沿位置過了采樣點后（如圖5），此時DUT就不會再出現(xiàn)錯誤幀了。因此，最后一個出現(xiàn)錯誤幀的位置就是我們想要知道的采樣點位置。

圖5 干擾3

常規(guī)采樣點的設計

采樣點對CAN總線來說非常重要，在組網(wǎng)的時候，多個節(jié)點應盡量保持同一個采樣點，且最好在但不超過7/8位時間點上，標準中也給了如下幾個例子。

關于采樣點的計算：

sample =（1+TSEG1）/（1+TSEG1+TSEG2）

例如上面的計算舉例：晶振時鐘頻率16M，SJW為1個Tq， TSEG1為13， TSEG2為2，則采樣點計算帶入上面的公式，sample =（1+13）/（1+13+2）=87.5%。

半導體行業(yè)采樣點測試現(xiàn)狀半導體行業(yè)下游市場涉及汽車、工業(yè)、消費電子等各個領域，僅控制器市場在2020年就已達175億美元，2021年重返正增長，2020-2025年CAGR為8%。以汽車電子為例，當前汽車領域隨著新能源汽車的蓬勃發(fā)展，對于該分類汽車的開發(fā)也愈加成熟。其系統(tǒng)可以分為幾大板塊，即動力總成、車身控制、輔助駕駛系統(tǒng)等，而每個系統(tǒng)下又有多個子單元進行單獨控制，例如發(fā)動機、座椅調(diào)節(jié)、空調(diào)、影音裝置等。因此從數(shù)量上來說，一輛車所需要的ECU和MCU的數(shù)量也在隨之增加。到目前為止，各系統(tǒng)下的節(jié)點數(shù)量一般都會達到20-50個。

ECU的增加使得汽車線束排線困難、軟件維護與升級困難、模塊間信息溝通效率低，因此就需要使用CANFD技術來增加通訊的速率和效率，而此時隨著帶寬的增加，各節(jié)點的采樣點測試就成為了保證通訊的核心點。

總結

ZPS-CANFD是致遠電子總線分析儀第二代CAN總線開發(fā)輔助工具，是適用于CANFD、CAN、LIN總線的測量及測試儀器，支持總線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，高層協(xié)議解析及診斷，能對CANFD、CAN總線物理層電氣信號實時采集和記錄，并附帶有高速模擬通道、通用數(shù)字IO及模擬IO，通過提供的硬件接口及軟件功能，用戶能夠便捷地構建總線信號測量與分析、節(jié)點功能仿真及測試、網(wǎng)絡可靠性診斷及評估的自動化系統(tǒng)。