ZPS-CANFD采樣點(diǎn)測試原理及詳細(xì)過程

采樣點(diǎn)是接收節(jié)點(diǎn)判斷信號邏輯的位置，采樣點(diǎn)對CAN總線來說極其重要，尤其是在組網(wǎng)的時(shí)候，多個(gè)節(jié)點(diǎn)盡量保持同一個(gè)采樣點(diǎn)，若網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)采樣點(diǎn)不一致會導(dǎo)致同樣的采樣頻率出現(xiàn)采樣錯(cuò)誤，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障。

采樣點(diǎn)的規(guī)則及原理

CAN協(xié)議里將一個(gè)位時(shí)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(shí)間單位構(gòu)成。1位由多少個(gè)Tq構(gòu)成、每個(gè)段由多少個(gè)Tq構(gòu)成等是可以設(shè)定的。通過設(shè)置bit時(shí)序，使得可以設(shè)定一個(gè)采樣點(diǎn)以使總線上多個(gè)單元可同時(shí)采樣，所謂采樣點(diǎn)就是在這一時(shí)刻總線上的電平被鎖存，這個(gè)鎖存的電平作為位的值。采樣點(diǎn)的位置在相位緩沖段1(PBS1)的結(jié)束處。

圖1 CAN 位時(shí)間結(jié)構(gòu)圖

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

傳播時(shí)間段(PTS)：用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)上所有的物理延遲;

相位緩沖段1(PBS1)和相位緩沖段2(PBS2)：當(dāng)信號邊沿不能被包含于(SS)段中時(shí)，可在此段進(jìn)行補(bǔ)償;

采樣點(diǎn)：讀取并解釋總線上各位值的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

采樣點(diǎn)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(diǎn)，所以從一個(gè)位的開始到采樣點(diǎn)的時(shí)間占一個(gè)完整位的總時(shí)間的百分比就是所求的采樣點(diǎn)的值：

sample =(1+TSEG1)/(1+TSEG1+TSEG2)

ZPS-CANFD采樣點(diǎn)測試的測試原理

將ZPS-CANFD設(shè)備連接好后，再選擇“采樣點(diǎn)測試”并設(shè)置好對應(yīng)的參數(shù)，然后開始測試即可進(jìn)行采樣點(diǎn)的測試，如圖2，最終的測試結(jié)果為：90%，誤差為5%位寬。

圖2 采樣點(diǎn)測試結(jié)果

ZPS-CANFD測試原理及過程如下：

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

圖3 干擾1

2、27%位寬的干擾逐漸以1%位寬的步進(jìn)向右移動，在干擾的右邊沿快靠近采樣點(diǎn)時(shí)(如圖4)，由于通信延遲的關(guān)系，此時(shí)采到的電平和ZPS-CANFD發(fā)送的不一致了，導(dǎo)致DUT接收到的CRC校驗(yàn)和DUT計(jì)算的CRC校驗(yàn)不一致，DUT就會主動發(fā)出錯(cuò)誤幀，把每一個(gè)不同干擾位置的錯(cuò)誤幀數(shù)記錄下來。從此刻開始，繼續(xù)往右步進(jìn)，錯(cuò)誤幀數(shù)也會有所增加。

圖4 干擾2

3、繼續(xù)步進(jìn)，當(dāng)干擾的左邊沿位置過了采樣點(diǎn)后(如圖5)，此時(shí)DUT就不會再出現(xiàn)錯(cuò)誤幀了。因此，最后一個(gè)出現(xiàn)錯(cuò)誤幀的位置就是我們想要知道的采樣點(diǎn)位置。

圖5 干擾3

常規(guī)采樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)

采樣點(diǎn)對CAN總線來說非常重要，在組網(wǎng)的時(shí)候，多個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量保持同一個(gè)采樣點(diǎn)，且最好在但不超過7/8位時(shí)間點(diǎn)上，標(biāo)準(zhǔn)中也給了如下幾個(gè)例子。

關(guān)于采樣點(diǎn)的計(jì)算：

sample =(1+TSEG1)/(1+TSEG1+TSEG2)

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

半導(dǎo)體行業(yè)采樣點(diǎn)測試現(xiàn)狀半導(dǎo)體行業(yè)下游市場涉及汽車、工業(yè)、消費(fèi)電子等各個(gè)領(lǐng)域，僅控制器市場在2020年就已達(dá)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(dāng)前汽車領(lǐng)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(gè)系統(tǒng)下又有多個(gè)子單元進(jìn)行單獨(dú)控制，例如發(fā)動機(jī)、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(diǎn)數(shù)量一般都會達(dá)到20-50個(gè)。

ECU的增加使得汽車線束排線困難、軟件維護(hù)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(shù)來增加通訊的速率和效率，而此時(shí)隨著帶寬的增加，各節(jié)點(diǎn)的采樣點(diǎn)測試就成為了保證通訊的核心點(diǎn)。

總結(jié)

ZPS-CANFD是致遠(yuǎn)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(shí)時(shí)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(gòu)建總線信號測量與分析、節(jié)點(diǎn)功能仿真及測試、網(wǎng)絡(luò)可靠性診斷及評估的自動化系統(tǒng)。

原文標(biāo)題：如何快速測試CAN FD總線的采樣點(diǎn)?

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審核編輯：湯梓紅