示波器的LIN、CAN和FlexRay串行總線調(diào)試

 為了改善系統(tǒng)通信效率，降低成本，目前所有的汽車設(shè)計都采用了大量的串行總線通信協(xié)議。I2C 和SPI協(xié)議通常應(yīng)用在電子控制單元(ECU)的芯片間通信。對于各種汽車子系統(tǒng)(例如舒適性控制系統(tǒng)、防盜鎖、傳動系統(tǒng)和引擎控制)之間的長距離串行通信和控制，CAN、LIN和FlexRay協(xié)議是當今汽車行業(yè)中最常見的串行總線應(yīng)用。

基于主從關(guān)系的LIN串行總線主要用于對安全性要求不高的應(yīng)用，例如座椅和車窗控制。CAN串行總線采用差分事件觸發(fā)，其噪聲抗擾度高于單端LIN總線，二十多年來一直用作汽車的主要控制總線。FlexRay串行總線采用差分時間觸發(fā)和同步確定性時間表。作為新興的串行總線技術(shù)，F(xiàn)lexRay應(yīng)用在部分高端汽車中，主要適用于對性能和安全性要求很高的系統(tǒng)。

然而，串行總線通信經(jīng)常受到由汽車內(nèi)部的非理想環(huán)境造成的信號完整性問題的影響，包括點火系統(tǒng)和隨機系統(tǒng)噪聲的信號干擾，這有時會在關(guān)鍵通信周期中產(chǎn)生誤差。盡管串行總線協(xié)議分析儀非常適合測試和監(jiān)測串行總線數(shù)據(jù)在更高級協(xié)議層和應(yīng)用層的傳輸，但它們無法測出您的汽車串行總線信號(物理層)的完整性/質(zhì)量。

當前的一些中/高性能數(shù)字存儲示波器(DSO)提供LIN、CAN和FlexRay總線解碼和觸發(fā)能力，可在協(xié)議層和物理層之間建立時間關(guān)聯(lián)鏈路。

圖1顯示了Agilent 3000 X系列示波器同時捕獲和解碼CAN和FlexRay總線。顯示屏底部是每條總線的時間關(guān)聯(lián)解碼軌跡，位于已捕獲的物理層波形下方。示波器顯示屏上半部分顯示了業(yè)界唯一的時間交叉“列表”顯示，有時稱為事件表。這種數(shù)據(jù)格式更接近于傳統(tǒng)的協(xié)議分析儀。

圖1：Agilent InfiniiVision 3000 X系列示波器同時捕獲和解碼CAN和FlexRay串行總線。

Agilent InfiniiVision系列示波器獨家具備硬件解碼功能，而目前市場上的其它示波器均采用軟件解碼。軟件解碼技術(shù)的更新速率較慢，特別是在使用深存儲器時。硬件解碼提供串行總線活動的實時更新，即便使用深存儲器也不會降低速率。這可以增強示波器捕獲隨機和偶發(fā)通信錯誤的幾率。

除了提供與捕獲波形時間關(guān)聯(lián)的解碼字之外，另一個非常有效的工具是眼圖模板測試，它可以驗證高速FlexRay總線的信號完整性。眼圖測試廣泛應(yīng)用于當前的串行總線應(yīng)用之中。從根本上講，眼圖是示波器捕獲的所有比特的疊加，顯示比特是否有效。它提供了描述系統(tǒng)物理層特征整體質(zhì)量的合成圖，其中包括因傳輸線效應(yīng)、反射、系統(tǒng)噪聲、過沖、振鈴、信號邊沿計時和抖動而產(chǎn)生的幅度變化。

圖2顯示了基于TP4-10Mbps標準的FlexRay眼圖模板測試。TP4模板測試的觸發(fā)參考以每個字節(jié)起始序列(BSS)事件為基礎(chǔ)。這與FlexRay接收機再次同步和恢復時鐘(用于采樣已接收的數(shù)據(jù))時所用的參考信號相同。Agilent InfiniiVision系列示波器使用了獨特的重復硬件時鐘恢復技術(shù)，以捕獲和疊加同步FlexRay系統(tǒng)中每個字節(jié)的每個比特。請注意，示波器也可以特殊幀ID為基礎(chǔ)，對FlexRay眼圖數(shù)據(jù)的捕獲和疊加進行“過濾”。

圖2：在Agilent InfiniiVision 3000 X系列示波器上執(zhí)行FlexRay “TP4”眼圖模板測試。

Agilent InfiniiVision 3000 X系列示波器

如果您需要購買支持汽車串行總線應(yīng)用的新型示波器，您可以選擇覆蓋100 ～ 500 MHz帶寬的Agilent 3000 X系列示波器。這類示波器均標配三年保修期和業(yè)界領(lǐng)先的兩年推薦校準周期。

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在探測差分CAN總線時，安捷倫推薦使用N2791A 25-MHz差分有源探頭。在探測差分FlexRay總線時，安捷倫推薦使用N2792A 200-MHz差分有源探頭。