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)
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