TSMaster采樣點配置方法與消除錯誤幀流程

當(dāng)通訊節(jié)點間采樣點參數(shù)和波特率參數(shù)不匹配造成一些錯誤幀時，我們?nèi)绾卧赥SMaster中設(shè)置以及調(diào)整波特率參數(shù)和采樣點參數(shù)，來減少以及消除總線上出現(xiàn)的錯誤幀，進一步提高通信質(zhì)量。本文著重講解講解如何借用TSmaster更加便捷地獲取相應(yīng)的采樣點參數(shù)以及波特率參數(shù)并通過API設(shè)置到用戶程序中。

本文關(guān)鍵字：采樣點、波特率、錯誤幀、tsapp_configure_canfd_regs

目錄

●采樣點定義

●采樣點導(dǎo)致的通信問題

●如何在TSMaster中調(diào)整采樣點參數(shù)

●tsapp_configure_canfd_regs參數(shù)配置

Catalog

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采樣點定義

采樣點是CAN控制器讀取總線電平，并解釋各個比特的邏輯值的時間點。在我們了解采樣點之前，我們需要先了解CAN報文中位時間的概念以及位時間的組成部分，位時間指的是每傳輸一位數(shù)據(jù)所需要的時間，而CAN控制器的最小時間周期稱作時間份額（Time Quantum,簡稱TQ），它是通過對芯片晶振周期進行分頻而得來的。一個位時間由若干個TQ組成（通常為8到25個），同時根據(jù)功能的不同，可以分為4個階段：同步段、傳播段、相位緩沖段1和相位緩沖段2。

△ 圖1：某個位時間的組成

四個階段的功能如下

● 同步段：用于實現(xiàn)時序調(diào)整，總線上各個節(jié)點的跳變沿產(chǎn)生在同步段內(nèi)，通常為1個TQ。

● 傳播段：用于補償網(wǎng)絡(luò)上的物理延遲時間，這些延遲時間包含信號在總線上的傳輸延遲和CAN節(jié)點內(nèi)部的處理延遲。

●相位緩沖段1（Phase_Seg1）和相位緩沖段2（Phase_Seg2）：用于補償跳變沿的相位誤差，其長度會在重同步的實現(xiàn)過程中延長或縮短。

CAN通信中不同得分波特率時間對應(yīng)的采樣點以及位時間的份額不盡相同。常見的采樣點以及相關(guān)的參數(shù)如下表所示。以波特率為500K為例，一個位時間被分配成16個時間份額，而采樣點在第14個時間份額。

△ 圖2：CAN通信中常見采樣參數(shù)

合適的采樣點位置是CAN控制器正常通信的保證，其重要性主要有以下三點：

● 對于CAN網(wǎng)絡(luò)這個整體而言，各個節(jié)點應(yīng)該盡量使用相同的采樣點位置，否則容易出現(xiàn)采樣錯誤，進而使整個網(wǎng)絡(luò)的通信出現(xiàn)故障；

● 對于單個節(jié)點而言，過早的采樣使得節(jié)點易受位時間初期的電平波動影響，進而導(dǎo)致采樣錯誤；

● 受限于重同步的要求和相位緩沖段的寬度，CAN控制器無法過晚采樣。

采樣點導(dǎo)致的通信問題

CAN網(wǎng)絡(luò)采用異步通信的方式，因此需要根據(jù)波特率進行采樣，采樣原理如下圖所示。紅色箭頭則表示采樣點的位置，采樣得到的數(shù)據(jù)為“1010 1010”。

△ 圖3：CAN通信采樣原理示意圖

若采樣點設(shè)置提前20%，則采樣后得到的數(shù)據(jù)為“0101 1010”，與圖1中數(shù)據(jù)相比較，圖4中采樣得到的第五位數(shù)據(jù)就不相同。因此，在CAN通信網(wǎng)絡(luò)中，如果傳輸節(jié)點之間的采樣點差異不同，則會造成數(shù)據(jù)傳輸傳輸錯誤，并且隨著傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越多，累計的錯誤數(shù)據(jù)位就越多。所以在進行CAN網(wǎng)絡(luò)通信時，需要將各個節(jié)點的波特率和采樣點設(shè)置位相同的。

△ 圖4：采樣點提前20%的采樣示意圖

在CAN通信網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點之間波特率和采樣點設(shè)置不匹配導(dǎo)致的問題主要表現(xiàn)是出現(xiàn)錯誤幀。以波特率500k、采樣點80%（相位緩沖段1為63、相位緩沖段2為16）與波特率250k、采樣點50%（相位緩沖段1為3、相位緩沖段2為4）為例，使用同星硬件TC1016和TSmaster進行測試，分別將以上波特率和采樣點參數(shù)部署至短接的CAN1與CAN2通道。

△ 圖5：CAN1通道波特率和采樣點參數(shù)配置

△ 圖6：CAN2通道波特率和采樣點參數(shù)配置

在此參數(shù)配置條件下，在TSMaster的報文發(fā)送窗口發(fā)送報文，然后可以在報文信息窗口下看到報文數(shù)據(jù)在總線上傳輸?shù)臓顟B(tài)。如下圖所示，在通信節(jié)點之間的波特率和采樣點參數(shù)配置不相同的情況下，報文信息窗口會出現(xiàn)錯誤幀。

△ 圖7：節(jié)點間采樣點參數(shù)不同導(dǎo)致的錯誤幀

因此，在TSMaster報文信息窗口出現(xiàn)錯誤幀的時候，檢查節(jié)點之間的波特率和采樣點參數(shù)配置是一個重點排查的方向。除此之外，不僅僅是上圖所展示的錯誤幀類型，當(dāng)報文信息窗口出現(xiàn)其他錯誤幀類型，諸如bit error、form error等（如圖8和圖9所示），都需要檢查波特率和采樣點采樣點參數(shù)配置。

△ 圖8：錯誤幀

△ 圖9：錯誤幀

如何在TSMaster中調(diào)整采樣點

當(dāng)因為采樣點設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致在TSMaster的報文信息窗口觀測到錯誤幀時，此時需要重新調(diào)整TSMaster中的參數(shù)配置，以實現(xiàn)節(jié)點之間的正常通信。因此，如何在TSMaster中調(diào)整采樣點和波特率參數(shù)以消除錯誤幀，提高通信質(zhì)量尤為重要。但在此之前，需要知道如何計算采樣點。

其中，TSEG1和TSEG2在TSmaster中分別表示為相位緩沖段1和相位緩沖段2。在知道采樣點的計算公式后，可以根據(jù)被測件的通信參數(shù)準(zhǔn)確計算出相應(yīng)的采樣點參數(shù)，然后可進一步在TSMaster的總線硬件界面中配置好相應(yīng)參數(shù)，以實現(xiàn)節(jié)點間的正常通訊。

調(diào)整采樣點和波特率參數(shù)的步驟

● 步驟一：首先需要在通道需選擇界面選擇相應(yīng)的硬件通道，并點擊確認(rèn)。

△ 圖10：選擇通道

●步驟二：確定通道后，在總線硬件界面配置波特率參數(shù)。

△ 圖11：配置波特率和采樣點參數(shù)

以CAN通信網(wǎng)絡(luò)為例，波特率的選擇范圍由125kbps至1000kbps，波特率的選擇要參考被測件的通信參數(shù)，并且在TSmaster中波特率參數(shù)設(shè)置應(yīng)與之對應(yīng)，若在不清楚被測件波特率參數(shù)的情況下，可以詢問廠商或者換用其他波特率參數(shù)進行通信，看看在其他波特率參數(shù)下可否改善出現(xiàn)錯誤幀的情況。

△ 圖12：波特率參數(shù)選項

●步驟三：配置采樣點參數(shù)（即仲裁段位時間）

TSMaster提供諸多采樣點參數(shù)，以供配置使用。參考總線硬件界面中的仲裁段位時間選項，同一個采樣點可能對應(yīng)的相位緩沖段1參數(shù)和相位緩沖段2參數(shù)不盡相同，因此，在選擇采樣點時需要用到采樣點公式進行計算，根據(jù)被測件的的通信參數(shù)，選擇與之對應(yīng)的相位緩沖段1參數(shù)和相位緩沖段2參數(shù)進而計算出采樣點參數(shù)。

△ 圖13：采樣點參數(shù)選項

此外，當(dāng)根據(jù)被測件計算出來的采樣點參數(shù)或者相位緩沖段1參數(shù)和相位緩沖段2參數(shù)在仲裁段位時間參數(shù)選項列表中無法找到時，可以在選項列表中選擇與之相近的參數(shù)進行配置即可。若使用者在不知道被測件的通信參數(shù)下，推薦使用TSMaster中默認(rèn)采樣點參數(shù)即可。

△ 圖14：TSMaster默認(rèn)采樣點參數(shù)

tsapp_configure_canfd_regs參數(shù)配置

TSMaster提供眾多的API函數(shù)給用戶進行二次開發(fā)，通過API函數(shù)編寫更加符合自己需求的用戶程序?qū)崿F(xiàn)各項功能。當(dāng)使用二次開發(fā)的程序出現(xiàn)通信錯誤時，可以使用上述方法在TSMaster界面中不斷調(diào)整采樣點和波特率等參數(shù)的配置，以改善總線中出現(xiàn)錯誤幀的情況，進而獲取更加符合與被測件之間進行通信的采樣點和波特率等參數(shù)。

tsapp_configure_canfd_regs函數(shù)作用是配置 CANFD 控制器內(nèi)部寄存器，讓控制器的采樣點，同步跳變寬度等參數(shù)更加精確。函數(shù)如圖15所示：

△ 圖15:tsapp_configure_canfd_regs函數(shù)

表格：tsapp_configure_canfd_regs函數(shù)輸入?yún)?shù)表

上面這些參數(shù)看起來很繁瑣，但是可以通過 TSMaster 的配置器直接查看到對應(yīng)的參數(shù)值。以仲裁場 500k，仲裁采樣點 80%，數(shù)據(jù)場 2000k，數(shù)據(jù)場采樣點 80%為例。進入TSMaster，打開總線硬件配置，如圖16所示。

△ 圖16:總線硬件配置

展開仲裁段位時間選項，精確選擇 80%的采樣點，如圖17所示：

△ 圖17:仲裁段位時間

因此，可以看到 AArbSEG1 = 31，AArbSEG2 = 8， AArbPrescaler = 2；AArbSJW= 6（<= AArbSEG2 即可），AArbBaudrate = 500。

同理，可以獲得數(shù)據(jù)場的參數(shù)配置，如圖18所示：

△ 圖18: 數(shù)據(jù)段位時間

因此采樣點和波特率等參數(shù)的獲取和調(diào)整都可以在TSMaster中完成，通過這樣的調(diào)試方式可以讓TSMaster的功能充分發(fā)揮出來，更加便捷地幫助使用者完成開發(fā)所需。