技術(shù) | 隱性/顯性通信電壓閾值的測試為什么重要?

為什么廠家在產(chǎn)品投入使用前，都必須要進(jìn)行CAN節(jié)點(diǎn)DUT的輸入電壓閾值測試呢？因為CAN總線設(shè)計規(guī)范對于CAN節(jié)點(diǎn)的輸入電壓閾值有著嚴(yán)格的規(guī)定，若不符合規(guī)范，則組網(wǎng)后容易出現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)間出現(xiàn)通信故障。

是否遇到過這種情況：CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)備在實(shí)驗室測試通信正常，當(dāng)掛在現(xiàn)場總線上就出現(xiàn)CAN通信故障。那可能由于節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計不規(guī)范導(dǎo)致，當(dāng)差分顯性幅值處于0.9V臨界值左右時，CAN節(jié)點(diǎn)可能因為現(xiàn)場干擾導(dǎo)致幅值下降至0.9V以下，甚至0.5V以下，造成位翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致CAN總線錯誤，比如下面這種情況：

一位用戶反應(yīng)說自己的設(shè)備在實(shí)驗室測試時出現(xiàn)大量的錯誤報文，經(jīng)過幀統(tǒng)計成功率只有26.44%，如圖1所示。

圖1 幀統(tǒng)計截圖

經(jīng)過測試他的報文波形，發(fā)現(xiàn)他的信號幅值非常低！這會嚴(yán)重導(dǎo)致位識別出錯，出現(xiàn)通信故障，如圖2所示。

圖2 報文波形截圖

排查故障發(fā)現(xiàn)，該用戶各個節(jié)點(diǎn)都掛有終端電阻，終端電阻阻值很小，幅值被拉低，導(dǎo)致無法正常通信。經(jīng)過整改，終端電阻減少為兩個，掛在總線最兩端，報文通信成功率達(dá)到100%，效果如圖3所示。

圖3 幀統(tǒng)計截圖

報文波形圖如圖4所示。

圖4 報文波形截圖

所以測試通信電壓閾值顯得尤為重要！

通信電壓閾值測試一般是使用ISO 11898-2輸入電壓閾值標(biāo)準(zhǔn)，具體如表1所示。

表1 ISO11898-2輸入電壓閾值標(biāo)準(zhǔn)

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隱性通信電壓閾值測試

測試原理：

CAN節(jié)點(diǎn)集成電路協(xié)議設(shè)置為總線空閑時，可檢測到的隱性位輸入閾值應(yīng)通過圖5的電路測量。其中I的值是指可以產(chǎn)生使節(jié)點(diǎn)在隱性狀態(tài)下檢測到隱性位的最大差分輸入電壓的電流值。電壓源U的電壓為：

V=V CAN_H 在隱性狀態(tài)下最小的共模電壓；

V＝V CAN_H 在隱性狀態(tài)下最大的共模電壓最大值-V diff 在隱性狀態(tài)下的最大值。

圖5 ISO11898-2隱性通信電壓閾值測試原理

測試方法：

ZLG致遠(yuǎn)電子自主研發(fā)的CAN一致性測試系統(tǒng)輸入電壓限值測試配置圖如圖6所示：

圖6 輸入電壓限值測試系統(tǒng)配置圖

對于合格的DUT，應(yīng)能正確識別達(dá)到限值的總線隱性/顯性狀態(tài)。通過把總線電平（U3）調(diào)整到隱性上限值(0.5V)，分別通過U2將CANH對地電壓拉高至6.5V和拉低至-2V情況下測試，通過CANScope分析DUT能否正常發(fā)送報文可判斷DUT在相應(yīng)的隱性限值條件下能否正常識別。

測試步驟：

如系統(tǒng)配置圖連接狀態(tài)，DUT和CANScope正常通信，并確保總線空閑；

斷開電壓源U2（共模電壓調(diào)節(jié)電源），調(diào)節(jié)電壓源U3（差分電壓調(diào)節(jié)電源），使空閑時刻Vdiff為0.5V；

接入電壓源U2并分別在輸出電壓為6.5V和-2V情況下測試；

CANScope偵測DUT是否發(fā)送了錯誤報文(持續(xù)監(jiān)控1min)，若無，則測試通過。

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顯性通信電壓閾值測試

測試原理：

一個CAN節(jié)點(diǎn)檢測到顯性位輸入閾值的測量方法見圖7，此節(jié)點(diǎn)應(yīng)該循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)。其中I的值是指可以產(chǎn)生使節(jié)點(diǎn)在隱性狀態(tài)下檢測到顯性位的最小差分輸入電壓的電流值。電壓源U的電壓為：

V=V CAN_L 在顯性狀態(tài)下最小的共模電壓；

V＝V CAN_L 在顯性狀態(tài)下最大的共模電壓最大值-V diff 在顯性狀態(tài)下的最大值。

圖7 ISO11898-2顯性通信電壓閾值測試原理

測試方法：

ZLG致遠(yuǎn)電子自主研發(fā)的CAN一致性測試系統(tǒng)輸入電壓限值測試配置圖如圖8所示：

圖8 輸入電壓限值測試系統(tǒng)配置圖

對于合格的DUT，應(yīng)能正確識別達(dá)到限值的總線隱性/顯性狀態(tài)。通過把總線電平（U3）調(diào)整到顯性下限值（0.9V），分別通過U2將CANH對地電壓拉高至6.1V或拉低至-2V情況下測試，通過CANScope分析DUT能否正常發(fā)送報文可判斷DUT在相應(yīng)的顯性限值條件下能否正常識別。

測試步驟：

如系統(tǒng)配置圖連接狀態(tài)，DUT和CANScope正常通信；

斷開電壓源U2（共模電壓調(diào)節(jié)電源），調(diào)節(jié)電壓源U3（差分電壓調(diào)節(jié)電源），使空閑時刻Vdiff以0.1V步進(jìn)從0.5V增大到0.9V;

接入電壓源U2并分別在輸出電壓為6.1V或-2V情況下測試；

CANScope偵測這個過程中DUT是否發(fā)送了錯誤報文(持續(xù)監(jiān)控1min)，若無，則測試通過。

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測試結(jié)果

CANDT對DUT每項會進(jìn)行上百次測試，將截圖與測試結(jié)果可自動導(dǎo)出測試報表，如圖9所示：

圖9 CANDT測試結(jié)果報表截圖

總結(jié)

當(dāng)前行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀是通過外接電壓源、電流源等外圍設(shè)備，手動完成測試，主要有接線復(fù)雜、環(huán)節(jié)多、測試效率低還并不能保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性缺陷，ZLG的全自動CAN一致性測試系統(tǒng)—CANDT，就很好地解決了這些難題。不僅測試流程完全遵照ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)，同時還能一鍵自動完成所有測試，并且自動導(dǎo)出詳細(xì)的測試報告。