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CAN一致性測(cè)試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測(cè)試
發(fā)布時(shí)間:2019-02-26 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】在CAN總線測(cè)試中,會(huì)遇到找不出原因的錯(cuò)誤,那你可能忽略了一個(gè)解決異常的利器——終端電阻。究竟終端電阻對(duì)CAN總線有什么重要作用和影響呢?
電信號(hào)在電纜中的傳播與光相似,光從空氣射入水中會(huì)發(fā)生光的發(fā)射和折射,電信號(hào)在阻抗不連續(xù)或者發(fā)生突變時(shí),會(huì)發(fā)生電信號(hào)的發(fā)射。反射過(guò)程比較復(fù)雜,甚至可能發(fā)生多次反射,發(fā)射的信號(hào)可能會(huì)混淆在正常信號(hào)上,引起電平變化,導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤。
1 什么是終端電阻
使傳輸電纜的阻抗保持連續(xù)可以有效的消除發(fā)射,但是電纜總是有終點(diǎn)的,終點(diǎn)的阻抗肯定會(huì)發(fā)生突變,為了使終點(diǎn)阻抗保持連續(xù),CAN-bus規(guī)定在電纜兩端或者一端接入匹配電阻——終端電阻,如圖1所示,高速CAN-bus終端電阻的接法。
圖1 高速CAN-bus終端電阻的接法
小結(jié)
1.終端電阻的作用就是吸收反射及回波,產(chǎn)生信號(hào)反射的最大來(lái)源就是阻抗不連續(xù)以及不匹配。
2.如果是加在單獨(dú)的兩根線上,相當(dāng)于一個(gè)開環(huán)的狀態(tài),根據(jù)產(chǎn)生信號(hào)反射的來(lái)源,也就是這種連接方式會(huì)導(dǎo)致單線上阻抗更加不連續(xù),在末端突然變?yōu)?,會(huì)導(dǎo)致反射成倍增加。
3.高速CAN所加的兩個(gè)120Ω的電阻實(shí)際上模擬的是線束連接無(wú)窮遠(yuǎn)的時(shí)候在傳輸線上產(chǎn)生的特性阻抗(不是實(shí)際阻抗),這是典型經(jīng)驗(yàn)值,具體值取決于所采用的線束類型。
2 終端電阻與總線不匹配的災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)
了解了終端電阻的作用,那對(duì)CAN總線有什么實(shí)際影響呢?
1、終端電阻過(guò)小造成信號(hào)幅值偏小,導(dǎo)致信號(hào)識(shí)別問(wèn)題,以致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂,有時(shí)可以通訊,但極不穩(wěn)定,如圖2。
圖2
2、終端電阻過(guò)大造成信號(hào)幅值偏大,驅(qū)動(dòng)力過(guò)大,信號(hào)出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象,信號(hào)下降沿變緩,即放電時(shí)間加長(zhǎng),最終位寬度識(shí)別錯(cuò)誤,如圖3。
圖3
在現(xiàn)場(chǎng)遇到以上情況,通過(guò)CANScope加上StressZ擴(kuò)展板并聯(lián)在被測(cè)總線上,首先進(jìn)行模擬電阻測(cè)試,找到與總線阻抗匹配的阻值,然后加在總線末端,信號(hào)正常,如圖4。
圖4
總線末端的終端電阻不可忽略,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的終端內(nèi)阻阻值也不可忽略,很多車廠的CAN節(jié)點(diǎn)測(cè)試規(guī)范專門有一項(xiàng)內(nèi)阻測(cè)試項(xiàng),包括:電源和地正常連接的CAN_H內(nèi)阻、電源和地正常連接的CAN_L內(nèi)阻、丟失正極時(shí)被測(cè)節(jié)點(diǎn)的輸入內(nèi)阻、丟失地時(shí)被測(cè)節(jié)點(diǎn)的輸入內(nèi)阻、CAN_H與CAN_L之間差分電阻。節(jié)點(diǎn)內(nèi)阻的大小是總線能否有足夠的驅(qū)動(dòng)力帶動(dòng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的因素之一,內(nèi)阻測(cè)試也是直接可判斷節(jié)點(diǎn)內(nèi)阻是否發(fā)生故障的有效方法。
3 內(nèi)阻測(cè)試原理與方法
圖5 內(nèi)阻測(cè)試試驗(yàn)連線圖
圖5中Rtest為測(cè)試電阻,為5KΩ。根據(jù)內(nèi)阻測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行測(cè)試。在CANH對(duì)地、CANL對(duì)地內(nèi)阻測(cè)試時(shí),U=-2V和7V各測(cè)試一次,之后對(duì)CANH和CANL開路,測(cè)試對(duì)地電壓VCAN_H和VCAN_L。然后將U調(diào)節(jié)為-2V和7V分別各接入測(cè)試一次以如下公式計(jì)算后,取平均值(VCAN_H和VCAN_L為開路CANH和CANL對(duì)地電壓):
Rin_H=Rtest×( VCAN_H – V)/( V– U)
Rin_L=Rtest×( VCAN_L – V)/( V– U)
在CANH對(duì)CANL的差分內(nèi)阻測(cè)試時(shí),U=5V,之后將CANH和CANL開路,測(cè)試差分電壓Vdiff。然后將U調(diào)節(jié)為5V接入測(cè)試。以如下公式計(jì)算(Vdiff為開路差分電壓):
Rdiff =Rtest×( Vdiff – V)/( V– U)
當(dāng)前行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀是通過(guò)外接電壓源、電流源等外圍設(shè)備,手動(dòng)完成測(cè)試,主要有接線復(fù)雜、環(huán)節(jié)多、測(cè)試效率低還并不能保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。怎么才能做到測(cè)試方便、準(zhǔn)確、快捷呢?
看這里
4 CANDT一致性測(cè)試系統(tǒng)
CANDT一致性測(cè)試系統(tǒng)可自動(dòng)化完成CAN節(jié)點(diǎn)物理層、鏈路層及應(yīng)用層一致性測(cè)試,是當(dāng)前CAN總線測(cè)試領(lǐng)域唯一能夠進(jìn)行完善的物理層自動(dòng)化測(cè)試并導(dǎo)出報(bào)表的儀器設(shè)備,詳情架構(gòu)如圖6。
圖6
ISO11898-2內(nèi)阻標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),用CANDT對(duì)總線上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)阻進(jìn)行一致性測(cè)試,測(cè)試結(jié)果可生成報(bào)表,如圖7所示。
圖7
測(cè)試完成后,用戶可導(dǎo)出自動(dòng)化測(cè)試報(bào)告,對(duì)于未通過(guò)的測(cè)試項(xiàng)目可使用CAN總線分析儀對(duì)故障進(jìn)行干擾排除并進(jìn)行可靠性測(cè)試,以加強(qiáng)被測(cè)設(shè)備的魯棒性,并且致遠(yuǎn)電子的CAN總線專家會(huì)協(xié)助用戶,對(duì)未通過(guò)項(xiàng)目進(jìn)行分析,給出整改建議;
根據(jù)測(cè)試報(bào)告,還可以跟蹤測(cè)試條目的標(biāo)準(zhǔn)出處、測(cè)試步驟以及判斷依據(jù)等;
主機(jī)廠可以依據(jù)此報(bào)告評(píng)估CAN節(jié)點(diǎn)質(zhì)量,作為主機(jī)廠準(zhǔn)入依據(jù)。
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