CAN一致性測(cè)試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測(cè)試

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。

一、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。

二、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.終端電阻過小造成信號(hào)幅值偏小，導(dǎo)致信號(hào)識(shí)別問題，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.終端電阻過大造成信號(hào)幅值偏大，驅(qū)動(dòng)力過大，信號(hào)出現(xiàn)過沖現(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。

三、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☟☟☟

4CANDT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)。