現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行CAN通信故障排查時(shí)，常常遇見因邊沿緩慢導(dǎo)致的通信錯(cuò)誤，那邊沿緩慢是由什么原因?qū)е碌哪兀肯旅嫱ㄟ^一個(gè)案例帶大家一起看一看。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)

圖 1是通過ZPS-CANFD采集的現(xiàn)場(chǎng)CAN網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文和波形數(shù)據(jù)，從報(bào)文數(shù)據(jù)觀察，全是錯(cuò)誤幀，說明CAN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了通信錯(cuò)誤，再結(jié)合波形數(shù)據(jù)看，發(fā)現(xiàn)CAN差分波形邊沿很緩，呈現(xiàn)出鐮刀的形狀，我們知道，邊沿的緩慢程度會(huì)影響顯隱性電平的識(shí)別，所以出現(xiàn)這樣的波形狀態(tài)會(huì)容易使CAN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)通信錯(cuò)誤。

圖1 差分波形邊沿緩慢現(xiàn)象

通過ZPS的【總線邊沿測(cè)量】功能對(duì)CAN差分波形的上升、下降時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，可以看到上升、下降時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果約300ns、600ns。

圖2 差分波形邊沿時(shí)間測(cè)量結(jié)果

原因排查

我們知道，CAN總線差分電平由低變高（波形邊沿上升）時(shí)，收發(fā)器的Q1、Q2是導(dǎo)通的，此時(shí)導(dǎo)通的收發(fā)器給電容充電，CAN總線差分電平由高變低（波形邊沿下降）時(shí)，收發(fā)器的Q1、Q2是不通的，電容通過終端電阻放電。根據(jù)電容的充放電時(shí)間公式 可知，當(dāng)R確定的情況下，C越大，τ值就會(huì)越大，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致上升、下降沿緩慢的現(xiàn)象。

圖3 CAN總線充放電示意圖

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)電路檢查，發(fā)現(xiàn)收發(fā)器外圍電路存在TVS管、氣體放電管等保護(hù)器件，如圖 4所示，TVS管本身存在結(jié)電容，如果選型較大結(jié)電容的TVS管，如電容值在幾百到上千皮法，那總線組網(wǎng)后結(jié)電容會(huì)累計(jì)增加，高速通訊的時(shí)候總線就會(huì)出現(xiàn)邊沿緩慢的波形。

圖4 CAN節(jié)點(diǎn)電路

優(yōu)化后的結(jié)果

將CAN節(jié)點(diǎn)收發(fā)器外圍電路中的TVS管去掉后，再對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，從波形和對(duì)邊沿時(shí)間的測(cè)量結(jié)果看，邊沿緩慢現(xiàn)象已得到改善，通信也正常了。如圖 6所示，優(yōu)化后的CAN差分上升由300ns左右減少到了30ns左右、下降時(shí)間由600ns左右減少到了40ns左右。

圖 5 優(yōu)化后的CAN差分波形

圖6 優(yōu)化后CAN差分波形邊沿時(shí)間測(cè)量結(jié)果

CAN網(wǎng)絡(luò)邊沿緩慢原因排查建議

當(dāng)CAN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)邊沿過于緩慢時(shí)，可以從以下幾個(gè)方向進(jìn)行排查：

1、檢查CAN節(jié)點(diǎn)電路是否添加了等效電容過大的保護(hù)器件，如上述案例；

2、檢查CAN節(jié)點(diǎn)電路是否添加了過大的CAN對(duì)地、CANL對(duì)地、CANH對(duì)CANL電容；

3、檢查CAN網(wǎng)絡(luò)是否選用了寄生電容過大的通信線纜。

來自ZLG致遠(yuǎn)電子公眾號(hào)