CAN一致性測試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測試

在CAN總線測試中，會遇到找不出原因的錯誤，那你可能忽略了一個解決異常的利器——終端電阻。究竟終端電阻對CAN總線有什么重要作用和影響呢?

電信號在電纜中的傳播與光相似，光從空氣射入水中會發(fā)生光的發(fā)射和折射，電信號在阻抗不連續(xù)或者發(fā)生突變時，會發(fā)生電信號的發(fā)射。反射過程比較復(fù)雜，甚至可能發(fā)生多次反射，發(fā)射的信號可能會混淆在正常信號上，引起電平變化，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯誤。

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)于一個開環(huán)的狀態(tài)，根據(jù)產(chǎn)生信號反射的來源，也就是這種連接方式會導(dǎo)致單線上阻抗更加不連續(xù)，在末端突然變?yōu)?，會導(dǎo)致反射成倍增加。

3.高速CAN所加的兩個120Ω的電阻實(shí)際上模擬的是線束連接無窮遠(yuǎn)的時候在傳輸線上產(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

了解了終端電阻的作用，那對CAN總線有什么實(shí)際影響呢?

1.終端電阻過小造成信號幅值偏小，導(dǎo)致信號識別問題，以致整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂，有時可以通訊，但極不穩(wěn)定，如圖2。

圖2

2.終端電阻過大造成信號幅值偏大，驅(qū)動力過大，信號出現(xiàn)過沖現(xiàn)象，信號下降沿變緩，即放電時間加長，最終位寬度識別錯誤，如圖3。

圖3

在現(xiàn)場遇到以上情況，通過CANScope加上StressZ擴(kuò)展板并聯(lián)在被測總線上，首先進(jìn)行模擬電阻測試，找到與總線阻抗匹配的阻值，然后加在總線末端，信號正常，如圖4。

圖4

總線末端的終端電阻不可忽略，每個節(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)測試規(guī)范專門有一項(xiàng)內(nèi)阻測試項(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、丟失正極時被測節(jié)點(diǎn)的輸入內(nèi)阻、丟失地時被測節(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)動力帶動各個節(jié)點(diǎn)的因素之一，內(nèi)阻測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)阻測試原理與方法

圖5 內(nèi)阻測試試驗(yàn)連線圖

圖5中Rtest為測試電阻，為5KΩ。根據(jù)內(nèi)阻測試標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行測試。在CANH對地、CANL對地內(nèi)阻測試時，U=-2V和7V各測試一次，之后對CANH和CANL開路，測試對地電壓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對地電壓)：

Rin_H=Rtest×( VCAN_H – V)/( V– U)

Rin_L=Rtest×( VCAN_L – V)/( V– U)

在CANH對CANL的差分內(nèi)阻測試時，U=5V，之后將CANH和CANL開路，測試差分電壓Vdiff。然后將U調(diào)節(jié)為5V接入測試。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，手動完成測試，主要有接線復(fù)雜、環(huán)節(jié)多、測試效率低還并不能保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。怎么才能做到測試方便、準(zhǔn)確、快捷呢?

看這里☟☟☟

4CANDT一致性測試系統(tǒng)

CANDT一致性測試系統(tǒng)可自動化完成CAN節(jié)點(diǎn)物理層、鏈路層及應(yīng)用層一致性測試，是當(dāng)前CAN總線測試領(lǐng)域唯一能夠進(jìn)行完善的物理層自動化測試并導(dǎo)出報表的儀器設(shè)備，詳情架構(gòu)如圖6。

圖6

ISO11898-2內(nèi)阻標(biāo)準(zhǔn)測試標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)，用CANDT對總線上各個節(jié)點(diǎn)的內(nèi)阻進(jìn)行一致性測試，測試結(jié)果可生成報表，如圖7所示。

圖7

●測試完成后，用戶可導(dǎo)出自動化測試報告，對于未通過的測試項(xiàng)目可使用CAN總線分析儀對故障進(jìn)行干擾排除并進(jìn)行可靠性測試，以加強(qiáng)被測設(shè)備的魯棒性，并且致遠(yuǎn)電子的CAN總線專家會協(xié)助用戶，對未通過項(xiàng)目進(jìn)行分析，給出整改建議;

●根據(jù)測試報告，還可以跟蹤測試條目的標(biāo)準(zhǔn)出處、測試步驟以及判斷依據(jù)等;

●主機(jī)廠可以依據(jù)此報告評估CAN節(jié)點(diǎn)質(zhì)量，作為主機(jī)廠準(zhǔn)入依據(jù)。