CAN设计与应用指南
0.前言 这是我为公司写的一个关于CAN总线的入门文章，对全面理解CAN总线特性很有帮助，拿出来分享给大家。1. 简介 CAN总线由德国BOSCH公司开发，最高速率可达到1Mbps。CAN的容错能力特别强，CAN控制器内建了强大的检错和处理机制。另外不同于传统的网络（比如USB或者以太网），CAN节点与节点之间不会传输大数据块，一帧CAN消息最多传输8字节用户数据，采用短数据包也可以使得系统获得更好的稳定性。CAN总线具有总线仲裁机制，可以组建多主系统。&2. CAN标准 CAN是一个由国际化标准组织定义的串行通讯总线。最初是用于汽车工业，使用两根信号总线代替汽车内复杂的走线。CAN总线具有高抗干扰性、自诊断和数据侦错功能，这些特性使得CAN总线在各种工业场合广泛使用，包括楼宇自动化、医疗和制造业。 CAN通讯协议ISO-1标准介绍网络上的设备间信息是如何传递的，以及符合开放系统互联参考模型（OSI）的哪些分层项。实际通讯是在连接设备的物理介质中进行，物理介质的特性由模型中的物理层定义。ISO11898体系结构定义七层，OSI模型中的最低两层作为数据链路层和物理层，见图2-1。&图2-1：ISO 11898标准架构分层 在图2-1中，应用程序层建立了上层应用特定协议，如CANopenTM协议的通讯链路。这个协议由全世界的用户和厂商组织、CiA维护，详情可访问CiA网站：can-cia.de。许多协议是专用的，比如工业自动化、柴油发动机或航空。另外的工业标准例子，是基于CAN的协议的，由KVASER和Rockwell自动化开发的DeviceNetTM。3. 标准CAN和扩展CAN CAN通讯协议是一个载波侦听、基于报文优先级碰撞检测和仲裁（CSMA/CD+AMP）的多路访问协议。CSMA的意思是总线上的每一个节点在企图发送报文前，必须要监听总线，当总线处于空闲时，才可发送。CD+AMP的意思是通过预定编程好的报文优先级逐位仲裁来解决碰撞，报文优先级位于每个报文的标识域。更高级别优先级标识的报文总是能获得总线访问权，即：标识符中最后保持逻辑高电平的会继续传输，因为它具有更高优先级。ISO-标准，带有11位标识符，提供的最高信号速率从125Kbps到1Mbps。更迟一些的修订标准使用了扩展的29位标识符。标准11位标识符位域参见图3-1，提供2048个不同的报文标识符，扩展29位标识符位域参见图3-2，提供537百万个不同报文标识符。3.1 标准CAN 标准CAN只有11位标识符，每帧的数据长度为51+（0~64）=（51~117）位。注：不计位填充（位填充将在本文第5节描述）。图3-1：标准CAN---11位标识符SOF - 帧起始，显性（逻辑0）表示报文的开始，并用于同步总线上的节点。标识符 - 标准CAN具有11位标识符，用来确定报文的优先级。此域的数值越小，优先级越高。RTR - 远程发送请求位，当需要从另一个节点请求信息时，此位为显性（逻辑0）。所有节点都能接收这个请求，但是帧标识符确定被指定的节点。响应数据帧同样被所有节点接收，可以被有兴趣的节点使用。IDE - 标识符扩展位为显性时表示这是一个标准CAN格式，为隐形表示这是扩展CAN格式。r0 - 保留位（可能将来标准修订会使用）DLC - 4位数据长度代码表示传输数据的字节数目，一帧CAN最多传输8字节用户数据数据0~8 – 最多可以传输8字节用户数据CRC - 16位（包括1位定界符）CRC校验码用来校验用户数据区之前的（包含数据区）传输数据段。ACK - 2位，包含应答位和应答界定符。发送节点的报文帧中，ACK两位是隐性位，当接收器正确地接收到有效的报文，接收器会在应答位期间向发送节点发送一个显性位，表示应答。如果接收器发现这帧数据有错误，则不向发送节点发送ACK应答，发送节点会稍后重传这帧数据。EOF – 7位帧结束标志位，全部为隐性位。如果这7位出现显性位，则会引起填充错误。IFS – 7位帧间隔标志位，CAN控制器将接收到的帧正确的放入消息缓冲区是需要一定时间的，帧间隔可以提供这个时间。3.2 扩展CAN 扩展CAN具有29位标识符，每帧数据长度为71+（0~64）=（71~135）位。注：不计位填充（位填充将在本文第5节描述）。图3-2：扩展CAN---29位标识符 扩展CAN消息相对于标准CAN消息增加的内容如下：SRR – 代替远程请求位，为隐性。所以当标准帧与扩展帧发送相互冲突并且扩展帧的基本标识符与标准帧的标识符相同时，标准帧优先级高于扩展帧。IDE – 为隐性位表示标志位扩展帧，18位扩展标识符紧跟着IDE位。r1 – 保留4.CAN消息4.1仲裁 典型CAN的基本原理见图4-1所示，从图中可以看出，总线逻辑状态与驱动器输入和接收器输出逻辑是相反的。正常情况下，逻辑高电平为1，逻辑低电平为0，但是CAN总线却是逻辑高电平为0，称为显性，逻辑低电平为1，称为隐性。所以很多收发器的驱动器输入端都会内置上拉电阻，在没有任何输入时，CAN总线就会表现为隐性（逻辑低电平）。&图4-1：反转的CAN总线逻辑 在总线空闲时，最先开始发送报文的节点获得发送权。 如果多个节点同时访问总线，CAN使用非破坏式、逐位仲裁的方式决定哪个节点使用总线：各发送节点从仲裁域（标识符和RTR域）的第1位开始进行仲裁，连续输出显性电平（0）最多的节点可以继续发送。因此标识符数值越低的CAN报文，优先级越高。标识符数值为0的CAN报文，具有最高优先级，因为它输出的显性电平最多。4.2消息类型 CAN有四种不同的报文类型：数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。5.位填充机制 帧起始、仲裁域、控制域、数据域以及CRC校验和域，均通过位填充方法编码。位填充是指，无论何时，发送器只要检测到位流中有5个连续相同逻辑的位，便会自动在位流中插入一个补码位。举例来说，如果连续5个显性位，则在5个显性位之后自动插入1个隐性位。接收器会自动删除这个插入的填充位。 数据帧或远程帧的剩余位域（CRC界定符、应答域和帧结尾域）形式固定，不填充。错误帧和过载帧也不填充。 CAN网络同步需要足够多的上升沿，这是CAN协议规定位填充的目的之一。位填充的其它作用：确保数据帧不会被当作错误帧（由6个连续的显性或隐性位组成）、确保正确识别帧结束标志（7个连续隐性位）。6. 错误检测和故障界定 CAN总线具有很高的健壮性，这可能要归功于CAN具有多种错误检查机制。CAN协议制定了5种错误检测方法：三种位于报文层，两种位于位流层。如果一个数据帧出现错误，那么这个帧会被丢弃，并且接收节点还会发送一个错误帧。这会强制发送节点重复发送出错的报文，直到接收节点正确接收。如果同一个报文重复出错，达到一定次数后，发送节点可以关闭发送功能以降低对总线的影响。 报文层的错误检测包括CRC和ACK。16位的CRC域包含15位校验和、1位界定符。ACK域包括1位应答位、1位界定符。 CRC校验错误很好理解，它对数据域以及数据域之前的位生产CRC校验。由于一帧CAN报文数据流很小（最多8个用户数据），所以15位CRC的侦错能力非常优秀。 ACK域是怎么起作用的呢？这是由CAN协议规定的，即发送节点发送一帧数据后，接收节点必须向发送节点应答，如果发送节点没有收到接收节点的应答信号，就会认为自己发送失败，从而重传数据。 报文层的第三种错误检查方法是格式检查。这种检查会监控报文中那些一定为隐性位的域，如果这些域中出现显性位，则检测到格式错误。这些域包括SOF、EOF、ACK的界定符和CRC的界定符。 位流层的错误检测之一是发送到总线上的每一个数据位，都会被监视，如果发现发送的位和总线上的位不相同时，产生位错误。这种监视机制并不会监视仲裁域的位，这是因为多个节点同时竞争总线时，优先级高的节点可能会覆写总线上的仲裁域位。 位流层的另外一个错误检测机制是位填充规则：5个连续相同逻辑位之后，如果第6个位的逻辑还和前五个相同，则产生位填充错误。7.网络拓扑 CAN使用差分信号，需要一对信号线，推荐使用双绞线，网络拓扑如图7-1所示。使用差分信号可以抑制共模干扰、能够增加系统可靠性，允许使用更高的速率。 高速ISO 11898标准规定了CAN传输最高速率为1Mbps，在这个速率下，传输距离最长40米（挂接30个节点，CAN信号不隔离）。推荐节点分支长度最大为0.3米、推荐使用带屏蔽或不带屏蔽的双绞线，线缆特性阻抗为120欧姆。&图7-1：CAN总线网络拓扑结构图8. 终端匹配 终端匹配电阻大小等于传输电缆特性阻抗，传输电缆特性阻抗由电缆供应商提供，一般近似为Z=√(L/C)。其中L为电缆单位长度感抗，C为电缆单位长度电容。 由于CAN收发器结构，从隐性变成显性由晶体管驱动，所以都是很陡的，但是从显性回到隐性，却需要终端电阻来放电，否则就会由于导线分布电容，缓慢放电，导致位宽错误。所以所谓的近距离、低波特率CAN总线不加终端电阻的做法，都是错误的。 RS485与CAN总线不同，由于RS485收发器中一般都内置失效保护电路，在近距离、低波特率下允许不加终端匹配电阻。9. 电缆与接线 CAN总线采用差分信号传输，如果使用带屏蔽双绞线，屏蔽层应单点接地。 图9-11列出带单屏蔽层的CAN电缆剖析与连接线示范。&图9-1：电缆信号分配、接地和终端匹配 通常电缆截面积越小，其分布电容、分布电感和直流电阻越大。当通讯距离较远时，电容、电感和直流电阻会引起信号衰减，波形失真和抖动。 一般情况下，电缆供应商会提供信号衰减图表。图9-2所示的曲线显示了24-AWG电缆衰减和频率的关系。&图9-2：信号衰减10. 差分信号电压幅值 如图10-1所示，两条信号线CAN_H和CAN_L静态时均为2.5V左右，此时状态表示逻辑1，称作隐性；CAN_H比CAN_L高表示逻辑0，称为显性，此时通常CAN_H电压3.5V、CAN_L电压1.5V。&图10-1：CAN电平幅值 CAN标准规定，CAN总线上的差分电压&0.9V才能被识别成显性电平，&0.5V才能被识别成隐性电平，0.5~0.9之间的电平不能确定电平极性。如表10-1所示。表10-1：差分电压幅值与电平极性关系 在实际项目布线时，容易漏加或者多加终端匹配电阻。我们可以通过测量CAN差分电压幅值来评估是否漏加或多加终端匹配电阻。如果不计导线电阻，终端电阻固定为120欧姆，单节点CAN总线差分电压如表10-2所示。表10-2：终端匹配电阻数目与差分电压幅值关系11. 电缆截面积与通讯距离 电缆截面积对通讯距离影响很大，特别是远距离通讯。远距离传输线上的分布电容、分布电感和直流参数会引起信号衰减。很多CAN通讯应用都具有距离远、波特率低的特性。比如本公司的KTC161通讯控制系统使用10kpbs，传输距离要不小于3km。这种情况下，传输电缆的直流电阻对传输距离影响非常大，因为这个直流电阻会和终端匹配电阻分压。 如图11-1所示，1号节点与2号节点相隔5km，使用的传输电缆直流电阻12.8欧姆/km，终端匹配电阻为124欧姆。1号节点发送的波形差分电压幅值为2V，经过5km传输电缆到2号节点时，差分电压幅值大约为1V，信号衰减了一半！我们在上文第10节中提到过：CAN总线上的差分电压&0.9V才能被识别成显性电平，现在2号节点只有1V差分电压，其可靠性已经变的较低。 为了保证可靠的数据通讯，一个有用的经验法则是：最末端节点差分电压幅值不小于1.2V。 注意图中故意忽略了分布电容和分布电感的影响，因此传输的波形没有畸变。&图11-1：传输电缆直流电阻分压示意图 对于双绞线，假设其终端匹配电阻与电缆特性阻抗相同，则截面积与最大通讯距离可参考表11-1：表11-1：截面积与最大通讯距离关系 为了把电缆直流电阻引起的电压衰减降到最小，较大的终端电阻值（150~300欧姆）有助于增加总线长度。比如使用截面积为1.5 mm2的双绞线电缆，电缆特性阻抗为120欧姆。传输波特率为5kpbs的数据时，使用120欧姆的匹配电阻最远可以传输5km，但使用300欧姆的匹配电阻则可以传输7km！12. 波特率、终端匹配电阻与通讯距离 上文第11节讲述了传输线截面积与通讯距离的关系，本小节将保持传输线截面积不变，查看其它参数对通讯距离的影响。以截面积为1.5 mm2屏蔽双绞线为例，其波特率、终端匹配电阻与通讯距离的关系如图12-1所示。其中，当波特率较高，通讯距离有限。比如1Mbps，信号隔离后的CAN通讯距离大约为25~30米（大部分的实际项目中都会对CAN通讯模块电气隔离，隔离器件会降低通讯距离）。波特率较低并且将终端匹配电阻增大，可远距离通讯。比如5kbps、终端匹配电阻为390欧姆时，通讯距离可达10km！&图12-1：波特率、终端匹配电阻和通讯距离关系图13. 信号延迟与通讯距离 高波特率情况下，制约CAN通讯距离的，是信号延迟。信号经过隔离光耦、传输电缆、ESD器件时，都会引起信号延迟。如果CAN的重同步也不足以弥补这个延迟，就会导致采样错误，最终CRC校验错误。 图12-1给出了截面积为1.5mm2传输电缆，在不同波特率和终端匹配电阻下的最大通讯距离。其中当波特率为1Mbps时，通讯距离大约为30米。30米的通讯电缆，其传输损耗可以忽略不计，此时影响通讯距离的主要是信号延迟。 通常，传输电缆延时为5ns/m、高速光耦延时可达25ns、磁耦合隔离器件延迟3~5ns。在CAN通讯系统中，一个优良的延迟标准是： 其中： tl_MAX：最大延迟时间 tBIT：位时间 以1Mbps为例，其位时间为1us，则tl_MAX & 0.245 × tBIT = 0.245 × 1us = 245ns。信号在1.5mm2传输电缆上传输49米就能达到这个延迟时间，另外再加上信号上升/下降沿时间以及隔离器件、ESD器件、PCB走线延时，实际项目中，1Mbps波特率在1.5mm2传输电缆上只能传输30米。 这也是为什么RS485波特率可以达到10Mbps甚至50Mbps，而CAN标准最大速率只有1Mbps的原因。 表13-1给出了判定延迟的参考标准，在实际项目中，推荐信号延迟处于良好一栏标准。表13-1：最大延迟参考标准14. 节点最小间距 CAN总线是分布式参数电路，其电气特性和响应主要由沿物理介质分布的电感和电容所决定。这里物理介质包括连接电缆、连接器、终端和沿总线挂接的CAN设备。 空载情况下，传输电缆的特性阻抗近似为Z=√(L/C)，其中L为电缆单位长度感抗，C为电缆单位长度电容。随着负载的增加，传输线上的电容增加（负载电容、负载与总线连接线电容），传输电缆特性阻抗相比空载情况下变小。如果负载比较集中，则负载区传输电缆特性阻抗和空闲区电缆特性阻抗相差较大，从而会引起阻抗不匹配。如图14-1所示。&图14-1：负载不均衡的CAN总线原理示意图 CAN总线阻抗不匹配会产生信号反射，雪上加霜的是CAN的仲裁机制：在仲裁期间，两个或更多个节点可能同时发送多个显性位。如图14-1所示，当开关S1在t=0时刻从显性状态切换到隐性状态，CAN驱动器差分输出电压为Vs，总线上的差分信号会由显性状态（Vs）变成稳定的隐性状态（0V）。这个信号波形会沿着总线向下传播，到达总线的负载区时，阻抗不匹配引起的反射电压将返回到源端。 负载与负载之间的最小安全距离d是设备集总负载电容CL和电缆的单位长度分布电容C的函数，定义如下： 设备集总负载电容CL包括CAN收发器引脚、连接器、隔离器件、保护器件、印制电路板走线以及其它物理连线的电容总和。 3.3V的CAN收发器一般能达到16pF电容，具体可以参考收发器数据手册；印制板走线一般0.5pF~0.8pF/cm，这取决于电路板的材质和结构；连接器和保护装置（比如ESD器件）的电容值可能范围会很大，具体要参考设备数据手册；非屏蔽双绞线介质的分布电容大约在40pF/m~70pF/m。 图14-2给出了更明了的图表显示.&图14-2：最小CAN设备间距15. 信号位采样点位置 信号位采样点是指CAN节点识别一个电平逻辑的位置。CAN标准把总线上的每一位都细分为不同的阶段，如图15-1所示。在图中可以看到，每个位被分为同步段、传播段、相位缓冲段1和相位缓冲段2四个连续部分。其中采样点位于相位缓冲段1之后，同步段、传播段、相位缓冲段1和相位缓冲段2的持续时间都是可以编程的，因此采样点位置也是间接可编程的。&图15-1：每一个数据位的分段示意图 一般CAN节点是每个位采样一次（也可以采样3次，多用于低速场合），采样点位置都在一个位的50%以后的区域，这是为了让信号电平趋于稳定。采样点越靠后，波形越稳定。但也不是越靠后越好，采样点位置超过95%时，因为传输过程中的位偏差，可能会引起错误。CIA推荐采样点为一个位时间的87.5%处，实际项目中，一般设置为70%~90%，大部分汽车厂商规定采样点为70~80%。 采样点略靠后，比如80~90%，有利于远距离传输。提高节点波特率寄存器中的同步跳转宽度SJW值（加大到3个单位时间），可以加大位宽度和采样点的容忍度。16. 波特率偏差 由于受到晶振影响，CAN通讯波特率实际值与理论值会有偏差。如果两个节点之间波特率偏差较大，容易造成误码率增大或通讯失败等问题。 CAN标准规定，设定的理论波特率与实际波特率偏差不得超过±1%；节点需要容忍的波特率偏差不得小于±3%。17. 节点容抗 在CAN通讯电路设计过程中，节点容抗是容易被忽略的。节点容抗包括收发器引脚电容、PCB走线电容、ESD器件电容以及其它连线电容。 CAN标准对节点容抗有严格定义，容抗影响上升沿下降沿斜率，节点容抗增大，上升沿和下降沿会变缓，导致位时间畸变，误码率增加。上升沿和下降沿变缓会使得信号延迟变大，在高波特率下，影响信号传输质量和通讯距离。 节点容抗不易测量，需要专门仪器。在电路设计时，要对结合数据手册中给出的典型值，对CAN接口电路使用的器件总电容值进行估算。对于高波特率情况下，单节点电容推荐&100pF，多节点电容推荐值见表17-1所示。低波特率应用可以放宽要求。表17-1：单节点电容最大值18. 节点数量 可以连接到网络上的节点数量由收发器可以驱动的最小负载阻抗来决定。最大节点数量由下面的公式给出（考虑最坏情况）： 其中： Rdiff_min：收发器差动输入阻抗最小值 RL_min：收发器可驱动的负载电阻最小值 RT_min：终端匹配电阻最小值 在上式中，收发器差动输入阻抗最小值（Rdiff_min）和收发器可驱动的负载阻抗最小值（RL_min）由收发器芯片决定，终端匹配电阻最小值（RT_min）由传输电缆特性阻抗以及具体应用决定。 以本公司使用的PCA82C251收发器为例，其收发器差动输入阻抗最小值Rdiff_min = 20K欧姆，收发器可驱动的负载阻抗最小值RL_min = 45欧姆，假设终端匹配电阻最小值RT_min = 120欧姆，则最大节点数量为112个。19. 共模电压范围& & 共模电压是指总线上的发送节点地和接收节点地之间的电势差。过高的共模电压会对系统造成影响，可能造成间歇重启、死锁、误码率增高甚至损害设备。在远距离通讯系统中，共模干扰的问题会更加突出，因为随着通讯线距离的增加，地环路会拾取更多的噪声，使得共模电压增大。 目前的CAN收发器都可以容忍一定的共模电压，ISO 11898标准规定，CAN收发器必须能容忍-2V~7V的共模电压。对于长达数千米的CAN通讯系统来说，标准规定的共模电压容忍能力远远达不到实际要求，因此电流隔离对于远距离数据传输系统来说仍是必须的。20. 总线短路保护和热关断保护 总线短路保护是指总线与电源或地短路后，CAN收发器不会损坏，短路故障解除后，CAN收发器能继续工作。这个特性可以在总线极性反接、电缆绝缘层失效、意外短路到高压源时对收发器提供保护。 热关断电路用于帮助CAN收发器防御因短路产生破坏性电流和高温。一旦激活热关断电路，设备会进入关断模式。当设备冷却到正常操作温度时，设备自动恢复运行。 本公司使用的PCA82C251收发器具有短路保护和热关断保护。短路保护允许总线与24V电源短接。21. 电流隔离 远距离数据传输可能会有较大的地电势差、地环流等问题，会在CAN总线上形成高共模电压。如果共模电压超出CAN收发器容忍的最大限度，数据链路就会不正常。 解决这些问题的一个方法是使用电流隔离：隔离变压器为系统提供电源，光耦或数字隔离器件提供数据隔离。电流隔离可以去除地环流，抑制噪声电压。采用电流隔离的电路如图21-1所示，本公司CAN接口电路也采用了电流隔离处理。&图21-1：远距离通讯电流隔离电路示意图22. CAN接口电路与RS485接口电路 CAN总线和RS485总线都是采用差分信号传输数据，它们在总线拓扑、终端匹配、信号衰减、隔离与接地、波特率与通讯距离关系等方面都是相似的。但是CAN有自己的一些特性，在接口设计中，不能照抄RS485接口电路。 CAN总线对信号延迟敏感，因此信号隔离必须使用高速光耦或者磁耦合器件，以减少信号延迟。公司大量使用的TLP521光耦因为延迟时间过大（微秒级）不可以用于CAN接口电路。 CAN总线对电容敏感，在设计CAN接口电路时，需要使用CAN专用共模电感、专业ESD器件；需要根据应用的最大波特率和通讯距离，来决定是否在CAN总线上增加滤波电容以及滤波电容的大小。23. 参考文档Introduction to the Controller Area Network (CAN) Steve Corrigan
& & & & 2008.07A System Evaluation of CAN Transceivers
Sam Broyles
& & & &2002.03Using CAN Arbitration for Electrical Layer Testing
Steve Corrigan和Sam Broyles & 2002.02PCA82C250 / 251 CAN Transceiver Application Note NXP
1996CAN 节点的测试与标定
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CAN-bus总线是将所有节点通过CANH和CANL连接在一起，实现的一种。在带来布线方便与节约成本的同时，也为现场故障排查增加了难度。因为所有节点都挂接在一起，一旦需要检修或者出现通讯故障，难以快速判断故障节点。如图1所示。
图1 CAN网络连接
CANScope分析仪广州股份有限公司研发的一款综合性的开发与测试的专业工具，集海量存储示波器、网络分析仪、误码率分析仪、协议分析仪及可靠性测试工具于一身，并把各种仪器有机的整合和关联；重新定义CAN总线的开发测试方法，可对CAN网络通信正确性、可靠性、合理性进行多角度全方位的评估；帮助用户快速定位故障节点，解决CAN总线应用的各种问题，是CAN总线开发测试的终极工具。
CANScope的&信号质量&分析插件可以通过分析每个CAN节点发出的波形，自动对其的最小电压幅值、最大电压幅值、信号幅值、波形上升沿时间、波形下降沿时间、信号时间进行综合&评分&，然后通过柱状图来直观显示出每个CAN帧ID的信号质量。用户无需深入了解CAN总线协议、眼图、斜率、幅值、振铃、地弹等等专业知识。只需使用CANScope采集一段时间后，点击鼠标即可自动完成分析工作。如图2所示。为六个测量评价的参数。
图2 CANScope信号质量分析参数
如图3所示。为某地铁车辆上的CAN总线实际测试结果，通过信号质量的升序排列，可以看到发出帧ID为0x308的这个节点，信号质量平均值只有47分，最差值甚至只有34分。
图3 CANScope信号质量解析示意图（左边为最差质量）
而信号质量评价图的右边为信号质量最好的发出0x263帧ID的节点，其最差质量也达到了70分。如图4所示:
图4 CANScope信号质量解析示意图（右边为最好质量）
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【简单介绍】
CANScope-PRO按“十步法"排查CAN总线95%疑难杂症：
1. 排查步骤1——测量波特率排查位定时异常节点
2. 排查步骤2——总线工作状态“体检"
3. 排查步骤3——流量分析与总线利用率排查传输堵塞
4. 排查步骤4——排查干扰导致的通讯异常
5. 排查步骤5——信号幅值质量排查长距离或非规范线缆导致异常
6. 排查步骤6——测量总线延迟排查延迟导致的通讯异常
【详细说明】
& & &中国电子行业仪器优质供应商——坚融实业JETYOO INDUSTRIAL & 坚友(上海)测量仪器JETYOO INSTRUMENTS，专业为中国区用户提供全球最先进的仪器设备、技术培训与售后维修服务，技术支持Support、销售Sale、服务Service，3S公司，为上海华东地区唯一一家以技术为导向的仪器综合服务商，是您值得信赖的电子行业仪器专家。周立功ZLG致远电子USB协议分析仪USB Analyst-II行业应用USB主机/设备协议栈开发USB驱动开发USB主机/设备数据传输监控USB总线性能分析USB协议符合性测试周立功ZLG致远电子USB协议分析仪USB Analyst-II功能特点树状视图及时序视图显示方式多级别/层次显示总线事件及数据传输统计信息实时软件过滤(输入即时过滤)组合数据/状态搜索设备类解码同时分析多设备、多协议总线效率及错误分析报告多种格式数据导出周立功ZLG致远电子USB协议分析仪USB Analyst-II规格参数支持USB1.0，USB1.1，USB2.0和USB OTG规范自动适应USB2.0规范的所有速度：低速(1.5Mbps)，全速(12Mbps)及高速(480Mbps)精准时间戳：16.67ns总线事件/状态检测：连接，复位，挂起及高速握手等支持全速/高速USB HUB：PRE及SPLIT硬件数据包过滤：针对地址，端点及数据流方向的事物级过滤实时总线性能分析高达1GByte的板载存储器支持外部触发支持USB2.0/USB1.1(480Mbps/12Mbps)主机连接方式周立功ZLG致远电子CANScope总线分析仪行业应用新能源电动汽车 FFT频谱分析干扰源新能源汽车打开电池逆变后，通常都会对 CAN 总线造成巨大的干扰。用户的现象就是仪表显示滞后，显示错误。导致司机判断延迟与错误。危害就是影响交通安全。这是因为干扰导致帧错误增加，重发频繁，正确数据不能及时到达。所以如何定位干扰与消除干扰是每个制造厂商与维护商必须要处理的。 & & & &&解方法：对异常共模信号做 FFT 频谱分析，定位共模干扰频率。CANScope可以自动给出干扰频率中最高频率的 4 个点的坐标，方便用户查看主要干扰频率。煤矿井下长距离通讯问题分析煤矿的瓦斯监测、人员定位等都属于长距离 CAN 通讯的典型应用，通常的布线都在1公里以上，最高可达 6-8 公里，拓扑结构非常复杂。远距离通讯带来的是导线阻抗无法忽略的问题。& & & & & & & &解决的唯一方法：提高幅值，通过 CANScope 的眼图分析找出幅值最小的亮线，保证在调整后处于 1.3V 以上。矿山瓦斯监测数据拥堵问题分析矿山瓦斯监控节点，由于煤矿通讯的距离很远，所以波特率通常都是设置为 5K，按照 1 秒周期主动上传瓦斯浓度，当节点数量达到 30 个节点以上，经常有节点延迟。所以控制流量，防止无序的传输是正常 CAN 通讯首先要考虑到的。& & & & &周立功ZLG致远电子CANScope总线分析仪解决方案：1. 利用CANScope的总线利用率分析功能，查看到CAN.总线利用率情况，判断节点能否正常通信。2. 利用CANScope的流量分析功能，观察网络总线利用率突变的过程，对突变的数据进行报文定位。动车 CAN网络故障节点排查CAN 总线是轨道交通行业中流行且应用成熟的通信方式。车载 CAN 总线由于节点多，故障定位非常麻烦，需要一台一台断电再逐个上电进行测试。& & & & & & &解决方案：使用 CANScope 独有的眼图模板碰撞反溯报文的方法，迅速定位故障点。汽车电子 J1939应用层调试CAN用做汽车中的数据和控制通信网络，具有不可比拟的优越性。随着汽车电子技术的不断发展，汽车中使用的电子控制系统和通讯系统越来越多，这些系统之间巨大的数据交换量给通讯分析带来困难， & & & & & & &解决方案：使用CANScope标准协议或用户自定义协议解析功能，实时查看汽车运行时“发动机转速"、“行驶速度"、“冷却剂温度（水温）"、“电池电压"、“油量"等，全面分析统计数据，确保汽车电子系统的安全可靠。CANScope分析仪是一款综合性的CAN总线开发与测试的专业工具，集海量存储示波器、网络分析仪、误码率分析仪、协议分析仪及可靠性测试工具于一身，并把各种仪器有机的整合和关联；重新定义CAN总线的开发测试方法，可对CAN网络通信正确性、可靠性、合理性进行多角度全方位的评估；帮助用户快速定位故障节点，解决CAN总线应用的各种问题，是CAN总线开发测试的终极工具。使用CANScope-PRO按“十步法"排查CAN总线95%疑难杂症：& 1. 排查步骤1——测量波特率排查位定时异常节点& 2. 排查步骤2——总线工作状态“体检"& 3. 排查步骤3——流量分析与总线利用率排查传输堵塞& 4. 排查步骤4——排查干扰导致的通讯异常& 5. 排查步骤5——信号幅值质量排查长距离或非规范线缆导致异常& 6. 排查步骤6——测量总线延迟排查延迟导致的通讯异常& 7. 排查步骤7——带宽测量排查导线是否匹配传输& 8. 排查步骤8——软件眼图追踪故障节点& 9. 排查步骤9——评估总线阻抗、感抗、容抗对信号质量的影响& 10. 排查步骤10——模拟调整总线阻抗匹配排查环境影响因素& 详见料下载：《CAN总线故障诊断与解决(专家版）》周立功ZLG致远电子CANScope总线分析仪功能特点13000帧的超长波形存储能力100MHz示波器，实时显示总线状态报文记录、分析，全面把握报文信息强大的报文重播，精确重现总线错误强大的总线干扰，有效测试总线抗干扰能力支持多种高层协议，图形化仿真各种仪表盘实用的事件标记，最大限度存储用户关心的波形从物理层、协议层、应用层对CAN总线进行多层次分析支持软硬件眼图，辅助评估总线质量，准确定位问题节点周立功ZLG致远电子CANScope总线分析仪软件主界面CANScope与CAN网络OSI模式的关系CAN眼图：按位叠加显示总线信号CAN示波器：实时显示CAN总线状态CAN波形：二进制码流转化形成CAN帧CAN报文：报文收发和解析，提供统计报表网络共享：远程分析、多人协调分析CANScopeEx：多种应用层协议数据解析自定义协议分析：用户可指定协议规则，实现仪表显示、趋势图显示等功能周立功ZLG致远电子CANScope总线分析仪技术规格参数指标硬件基本功能标准版CANScope-Standard专业版CANScope-Pro测量通道1个1个通信接口480Mbps480Mbps示波器采样率100M100M示波器存储容量2K8K波形存储容量512M512M波形记录个数13000个13000个模拟带宽60MHz60MHz垂直测量范围1V-50V1V-50V实时示波器支持支持报文接收支持支持报文发送支持支持任意序列发送支持支持终端电阻开关支持支持自动侦测波特率支持支持硬件扩CANScope-StandardCANScope-Pro硬件眼图支持支持网络分析不支持支持模拟干扰不支持支持数字干扰不支持支持事件标记不支持支持对称性测试不支持支持终端电阻可调不支持支持网络负载电容可调不支持支持软件功能CANScope-StandardCANScope-ProSDK开放支持支持帧统计支持支持流量分析支持支持总线利用率支持支持报文重播支持支持高层协议分析支持支持自定义协议分析支持支持网络共享支持支持虚拟硬件支持支持软件眼图不支持支持对称性测试不支持支持模拟信号测试扩展板CANStressZ内部集成了CAN总线压力测试模块和网络线缆分析模块。※压力测试模块包括模拟干扰（数字干扰在CANScope已标配），CAN-bus应用终端的工作状态模拟、错误模拟能力。可以在物理层上进行CAN总线短路、总线长度模拟、总线负载以及终端电阻匹配等多种测试，可以完整地评估出一个系统在信号干扰或失效的情况下是否仍能稳定可靠地工作。※网络线缆分析模块具有无源二端网络的阻抗测量分析的能力。可以测试导线在不同频率下的匹配电阻、寄生电容、电感。标定导线在何种波特率下具备最佳的通讯效果。&CANScope与CAN网络OSI模式CAN示波器高达100MHz采样率，可实时显示总线状态，可用于测量不同的线缆类型、总线长度以及终端电阻等物理因素对总线信号的影响。&FFT变换示波器自带的FFT频谱分析功能，可快速定位CAN 总线上的特定干扰频率，寻找并排除干扰源，从而消除干扰对CAN总线的影响。CAN报文实时捕获总线错误状态，支持报文发送、接收和解析。支持波特率自动侦测、手动侦测。支持语音标签功能，方便用户在测试过程中及时记录现场情况，更能轻松轻松应对无法使用键盘进行文字标签时的尴尬。可以轻松发现错误帧。&报文重播可以将用户关心的报文重新发送到总线上，实现总线通信情况的重现，助力用户准确重现问题、解决问题。触发发送触发发送是一种自动应答功能，即可以迅速定义当CANScope 收到某个特征的CAN帧时，发送应答定义好的 CAN帧。应用于现场数据模拟与解协议。&帧统计统计总线上所有类型的报文，进行初步的总线“健康状况"的检查。可以直接定位故障帧位置，并对重复出现的报文进行周期计算，帮助用户评估某一节点的响应速度。&流量分析支持流量分析功能，以时间轴的形式形象记录报文在时间上的分布情况，方便用户把握任意时间段的报文疏密程度及任意时间点上的具体报文，从而使用户快速定位问题、解决问题。总线利用率通过总线利用率功能，查看当前总线的负载(平均负载)，轻松把握总线利用情况。CAN波形CAN波形具有512Mbytes的内存空间，可记录13,000多帧独立的波形或数秒钟连续的波形，为用户对比查看波形的情况提供了方便。边沿测量测试.CAN.信号上升及下降沿的斜率是否在规定范围之内，以及线缆的带宽是否符合波特率的传输。&事件标记CANScope-Pro支持事件标记功能，用于标记特定ID、特定数据或触碰到眼图模板的报文，并保存对应的波形，最大程度记录用户所关心的帧波形。&硬件眼图CANScope内部集成了大容量高速缓存，配合高端FPGA，快速完成眼图的生成，1秒内最大可叠加500, 000个UI；辅助用户分析在不同线缆类型、总线长度以及终端电阻等物理因素对CAN网络的信号质量的影响。软件眼图CANScope-Pro支持软件眼图功能，用于定位出错节点、锁定异常波形的出错位。通过帧序号、帧类型、事件标记、帧ID范围、帧数据等匹配选项，筛选出要进行软件叠加的帧波形。网络共享CANScope支持以太网通信，主CANScope软件可将采集到的报文数据，通过网络共享模块发送给从CANScope软件或者CANScopeEx软件，实现异地分析、多人协同分析，提高问题解决速率。&数字干扰CANScope-Pro支持数字干扰功能，用于测试系统的稳定性和抗干扰能力。模拟信号测试CANScope-Pro 集成 CANStress 测试工具，可以在物理层上进行 CAN 总线短路、断路、总线长度模拟、总线负载以及终端电阻匹配等多种测试，帮助用户完整地评估出一个系统在信号干扰或失效的情况下是否仍能稳定可靠地工作。&网络线缆分析CANScope-Pro 集成网络分析功能，精确测量某一 CAN 结点端口看进去的整个网络的阻抗特性（幅频特性和相频特性），方便用户快速定位某一波特率下，由总线终端电阻、寄生电容等引起的信号传输问题。对称性测试CANScope-Pro支持对称性测试功能，用于测试网络中共模干扰强度，评估信号的质量。通过计算信号的平均值来实现，同时自动统计结果并生成测试报告。&采样点测试CANScope-Pro支持采样点度测试功能，用于测试 CAN 网络中各个收发器的采样点位置分布，用户可以结合眼图位宽测量，根据需要对采样点进行调整，提高 CAN 网络的稳定性。位宽容忍度测试CANScope-Pro支持位宽容忍度测试功能，用于测试当前 CAN 网络实际容许的最大位宽误差，应用于测试节点的波特率适应范围，即兼容性特征。虚拟硬件CAN总线网络系统一般由多个节点组成，例如汽车网络中包含发动机、ABS、门窗、车灯系统、仪表显示等。CANScope提供虚拟硬件功能，可以虚拟出多个节点，并与真实的节点组成CAN网络进行无差别的通信，该功能可以显著加 快CAN网络系统设计与测试过程。高层协议分析扩展平台CANScopeEx提供了高层协议数据的发送和解析功能，支持DeviceNet、iCAN、CANopen、J1939协议等。 例：通过CANScopeEx对CANopen网络数据进行分析，从而能够有效识别PDO，SDO等各种通讯对象，更好地维护、管理CANopen网络。自定义协议分析自定义协议解析套件能够对CAN报文数据进行高层协议分析，提取用户关心的数据显示到表盘控件中，同时显示数据的连续变化曲线，方便用户监视数据的实时动态和变化趋势。自定义协议编辑器自定义协议编辑器提供了人性化的操作界面，方便用户创建或编辑自定义协议及生成协议描述文件。周立功ZLG致远电子相关仪器产品LA2232逻辑分析仪LA2532逻辑分析仪LAB6022逻辑分析仪LAB6052逻辑分析仪LAB7504逻辑分析仪MI1062六合一多功能组合仪器，集数字示波器、逻辑分析仪、协议分析仪、信号发生器、码型发生器和扫频仪DMM6001六位半高精度数字万用表DMM6000 高精度数字多用表DCP8325L电子负载DCP8325L精密程控电源E6000手持式电能质量分析仪E6100便携式电能质量分析仪PQ3000便携式多回路电能质量分析仪E8000在线式单回路电能质量分析仪E8300在线式多回路电能质量分析仪PA310高精度功率计PA330高精度功率计标准版CANScope-Standard总线分析仪专业版CANScope-Pro总线分析仪USB Analyst-II协议分析仪PA8000高精度功率分析仪PA7000高精度功率分析仪PA6000高精度功率分析仪PA6000mini高精度功率分析仪PA5000高带宽功率分析仪PA3000功率分析仪PA2000mini功率分析仪PA333功率计
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