什么是CAN XL?
CAN XL是第三代控制器局域網(wǎng)協(xié)議,建立在經(jīng)典CAN和CAN FD網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,并支持向后兼容。它面向車(chē)載網(wǎng)絡(luò),使用單個(gè)差??偩€連接多個(gè)控制器和傳感器。由于高度的耐用性和對(duì)布線需求最小的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),控制器局域網(wǎng)協(xié)議越來(lái)越多地進(jìn)入新的工業(yè)應(yīng)用。
CAN XL支持比其前代產(chǎn)品更高的數(shù)據(jù)比特率和更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)有效載荷,允許高達(dá)20Mbit/s的傳輸速率和高達(dá)每幀2048字節(jié)的傳輸速率。為了支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率,引入了一種新的CAN SIC XL收發(fā)器類(lèi)型,用于提供高速數(shù)據(jù)傳輸所需的快速信號(hào)邊沿、低振鈴和對(duì)稱(chēng)性。
CAN XL仍可與混合模式總線上的典型CAN、高速CAN或CAN SIC收發(fā)器一起使用,或者如果應(yīng)用不需要高比特率時(shí)也可一起使用。
更高的比特率和數(shù)據(jù)有效載荷能力使CAN XL能夠彌合CAN FD和汽車(chē)以太網(wǎng)100BASE-T1之間的差距。CAN XL支持以太網(wǎng)隧道,旨在集成到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。
CAN XL的信號(hào)構(gòu)成
CAN XL使用差分兩線總線,由CAN高電平(H)和CAN低電平(L)信號(hào)組成。
實(shí)際信號(hào)的電壓電平取決于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和所使用的收發(fā)器類(lèi)型(如:總線是僅由 CAN XL 器件組成,還是將 CAN XL 與經(jīng)典 CAN 和/或 CAN FD 器件混合使用)。
CAN XL幀由仲裁段、XL數(shù)據(jù)段和第二個(gè)仲裁段組成。
圖1 CAN XL幀結(jié)構(gòu)
在仲裁段,幀位以“標(biāo)稱(chēng)”比特率傳輸,通常高達(dá) 500kbit/s。XL 數(shù)據(jù)段通常以至少幾兆比特/秒的更高比特率傳輸,稱(chēng)為 XL 數(shù)據(jù)比特率。
有兩種邏輯狀態(tài):邏輯0和邏輯1。在總線空閑和仲裁段,邏輯 0 由“顯性”狀態(tài)表示,而邏輯 1 由“隱性”狀態(tài)表示。
當(dāng)總線未驅(qū)動(dòng)時(shí),會(huì)進(jìn)入隱性狀態(tài);當(dāng)至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)總線時(shí),會(huì)進(jìn)入顯性狀態(tài)。這提供了一種仲裁機(jī)制,允許來(lái)自一個(gè)節(jié)點(diǎn)的顯性位覆蓋另一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)碾[性位,每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送時(shí)必須主動(dòng)讀取總線狀態(tài),如果總線狀態(tài)與傳輸?shù)臓顟B(tài)不匹配,則立即停止傳輸。在這種情況下,另一個(gè)節(jié)點(diǎn)“贏得”了仲裁。
仲裁只能在仲裁段進(jìn)行,并且在CAN XL數(shù)據(jù)段一次只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在總線上傳輸。
總線在隱性狀態(tài)下空閑,CAN H和CAN L信號(hào)都在2.5V左右。注意其差分電壓等于或接近于0。在顯性狀態(tài)下,CAN H被驅(qū)動(dòng)至5V,而CAN L被驅(qū)動(dòng)至0V,從而產(chǎn)生正差分電壓。
CAN XL波形測(cè)試與串行譯碼
測(cè)試工具:虹科Pico4425A示波器(EP014)
圖2 CAN總線示波器(EP014)
測(cè)得的CAN XL波形如下圖。接下來(lái),我們將在配套的PicoScope 7 Automotive軟件中進(jìn)行串行譯碼。
圖3 CAN XL波形數(shù)據(jù)
CAN XL 譯碼工具包含在虹科PicoScope 7 Automotive軟件中。要在 PicoScope 7 Automotive軟件中譯碼 CAN XL 波形,請(qǐng)從【更多】工具菜單里選擇并啟動(dòng)【串行譯碼】話框。如下圖
圖4 選擇【更多】中的【串行譯碼】
在軟件支持的協(xié)議列表里,選擇【CAN XL】,然后點(diǎn)【下一步】。
圖5選擇【CAN XL】
隨后為CAN XL數(shù)據(jù)信號(hào)選擇相應(yīng)的輸入通道,例如下圖的A通道。數(shù)據(jù)源可以是來(lái)自CAN XL TXD 的信號(hào)、差分總線的CAN H 或 CAN L。
CAN XL譯碼只需要一個(gè)差分通道。但是,如果需要,也可以通過(guò)捕獲CAN H和CAN L并使用數(shù)學(xué)通道來(lái)計(jì)算差分信號(hào)電壓,并進(jìn)行譯碼。數(shù)學(xué)通道可以用作譯碼器的數(shù)據(jù)源。
一旦選擇了數(shù)據(jù)的來(lái)源通道,接著根據(jù)所測(cè)的CAN XL總線的參數(shù)來(lái)設(shè)置以下選項(xiàng):
1
閾值
一般設(shè)置為信號(hào)電壓水平的中間值為閾值,即CAN XL的差分電壓在0至5V之間變化,我們?cè)O(shè)置為2.5V的閾值。
2
XL Data Bit Rate (XL數(shù)據(jù)比特率)
XL數(shù)據(jù)段所使用的波特率。
3
FD Data Bit Rate (FD數(shù)據(jù)比特率)
比特率可切換(BRS=1)的CAN FD數(shù)據(jù)包,其數(shù)據(jù)段所用的波特率。如果總線上沒(méi)有節(jié)點(diǎn)發(fā)送CAN FD數(shù)據(jù),這個(gè)選項(xiàng)可以被忽略。
4
Nominal Bit Rate (標(biāo)稱(chēng)比特率)
CAN XL數(shù)據(jù)包仲裁段所使用的波特率。此設(shè)置也適用于總線上可能存在的任何經(jīng)典CAN數(shù)據(jù)包和任何CAN FD數(shù)據(jù)包的仲裁段。
5
Hing or Low (高或低)
所選擇的數(shù)據(jù)來(lái)源是CAN高還是CAN低信號(hào)。如果是對(duì)CAN TXD進(jìn)行譯碼,請(qǐng)選擇CAN Low。
圖6配置CAN XL參數(shù)
配置完所有選項(xiàng)后,單擊【下一步】進(jìn)入【顯示】選項(xiàng)卡。在【顯示】選項(xiàng)卡中,根據(jù)需要配置以下字段:
1
名稱(chēng)
設(shè)置譯碼器實(shí)例名稱(chēng)。PicoScope 會(huì)自動(dòng)使用默認(rèn)名稱(chēng)填充此名稱(chēng),但你可以根據(jù)需要進(jìn)行更新。
2
圖形顯示格式
為原始的數(shù)據(jù)包選擇一種在波形圖上顯示的數(shù)據(jù)格式。
3
表格顯示格式
為原始的數(shù)據(jù)包選擇一種在譯碼器輸出表格里顯示的數(shù)據(jù)格式。
4
表格內(nèi)容
選擇讓表格只顯示當(dāng)前緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù),還是顯示所有緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)。
5
時(shí)間標(biāo)尺間解碼
如果設(shè)置了時(shí)間標(biāo)尺,譯碼器將僅解碼兩條時(shí)間標(biāo)尺之間的數(shù)據(jù)。
圖7 配置顯示字段
到此,你可點(diǎn)擊上圖的【完成】,完成所有設(shè)置,軟件即開(kāi)始譯碼。
圖8 CAN XL譯碼結(jié)果
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測(cè)試
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CAN
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總線
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