CAN總線(xiàn)通信解密方法

在海思向客戶(hù)LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)服務(wù)中，常常會(huì )遇到LonWorks網(wǎng)絡(luò )與CAN總線(xiàn)建立無(wú)縫連接的情況。如果無(wú)法從CAN設備廠(chǎng)商取得CAN總線(xiàn)通信協(xié)議，如何破解CAN總線(xiàn)協(xié)議是必須要解決的課題。本文介紹一種CAN總線(xiàn)解碼方法，供大家學(xué)習參考。

采用示波器偵測串口總線(xiàn)的通信是比較常用的一種解碼技術(shù)。以Pico示波器為例，Pico示波器具有串行解碼的功能，能夠對CAN、FlexRay、 I2C、I2S、SPI、LIN或UART等串行總線(xiàn)進(jìn)行解碼。Pico示波器比較適合做串行解碼，因為它們的深度存儲器可以讓軟件采集較長(cháng)時(shí)間、不間斷的數據，尤其是6000系列能夠在幾秒內采集數千個(gè)數據幀存入到512M的樣本存儲器。下面將介紹如何用一個(gè)款Pico示波器進(jìn)行CAN總線(xiàn)數據解碼。

一、CAN總線(xiàn)解碼概述

1、 CAN總線(xiàn)概念

數據通信時(shí)，物理線(xiàn)路上傳輸的信號是由一系列高低電平組成的，這些高低電平攜帶了我們所需要的信息，在數據接收端，我們需要將這些物理電平按照原始的編碼規則進(jìn)行解析，從而得到實(shí)際的物理信號。

CAN(控制器區域網(wǎng)絡(luò ))總線(xiàn)是一種在汽車(chē)和工業(yè)機械中使用的串行協(xié)議，允許微控制器相互通訊。該標準最初由 Robert Bosch GmbH 于 1983 年制定。它使用雙絞線(xiàn)上傳輸差分信號，分別為CAN高(CAN H )和CAN低(CAN L)，當線(xiàn)路受到共模干擾之后，信號差值不變，信號依然能夠正確被解析。

2 CAN總線(xiàn)上傳輸的電平特點(diǎn)

CAN 總線(xiàn)上發(fā)布了ISO11898和ISO11519兩個(gè)通信標準，分別對應高速CAN和容錯CAN。此兩個(gè)標準差分電平的特性不同。本文主要介紹如何用Pico示波器進(jìn)行ISO11898標準的CAN總線(xiàn)解碼。

CAN高電平大概為3.5V左右，CAN低電平大概為1.5V左右，CAN差分電平大概在2V左右。一般情況下，我們可以從三種CAN總線(xiàn)波形上進(jìn)行解碼：

1)從CAN-H總線(xiàn)上傳輸的電平，閾值設置為3V左右即可

2)從CAN-L總線(xiàn)上傳輸的電平，閾值設置為1.6V左右即可

3)從差分波形(CANH-CANL)上進(jìn)行解碼，閾值設置為1.5左右即可。從差分波形上解碼更加準確，因為差分波形濾除了線(xiàn)路上的共模干擾信號。

但是很遺憾，目前PicoScope6軟件的串行解碼功能只能從CANH或CANL波形上進(jìn)行解碼，暫時(shí)還無(wú)法實(shí)現從差分波形上進(jìn)行解碼。

二、PicoScope6 串行解碼功能

三、解碼設置

Pico的任何一臺示波器都具有串行解碼的功能，不同系列的區別在于示波器硬件參數高時(shí)，采集到的波形更加平滑，噪聲小。在進(jìn)行解碼時(shí)，我們可以只從CAN高波形上進(jìn)行解碼，或只從CAN低波形上進(jìn)行解碼，或者同時(shí)對CANH和CANL波形進(jìn)行解碼。

3.1 僅從CAN低波形上進(jìn)行解碼設置

1將CAN網(wǎng)絡(luò )中的CANL端接入到示波器A通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網(wǎng)絡(luò )的GND連接探頭的負極。

2 點(diǎn)擊PicoScope6工具菜單，選擇串行解碼功能。彈出串行解碼設置窗口。

1)設置A通道協(xié)議：CAN Low

2)設置CAN低判斷閾值，如1.6V。該閾值用于判斷CAN-L電平是“0”或“1”.

3)設置總線(xiàn)波特率，即目前測試網(wǎng)絡(luò )的波特率，例如500K波特。

4)設置顯示模式，選擇“在視圖中”或“在窗口中”查看CAN數據。

In View: 在視圖中，在波形顯示窗口查看解碼之后的CAN數據。

In Window: 在窗口中，在表格中查看解碼之后的CAN數據。

2、僅從CAN高波形上進(jìn)行解碼設置

1)將CAN網(wǎng)絡(luò )中的CANH端接入到示波器A通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網(wǎng)絡(luò )的GND連接探頭的負極。

2 )點(diǎn)擊PicoScope6工具菜單，選擇串行解碼功能。彈出串行解碼設置窗口。

設置步驟如下：

1)設置A通道協(xié)議：CAN High

2)設置CAN低判斷閾值，如3V。該閾值用于判斷CAN-L電平是“0”或“1”.

3)設置總線(xiàn)波特率，即目前測試網(wǎng)絡(luò )的波特率，例如500K波特。

4)設置顯示模式，選擇“在視圖中”或“在窗口中”查看CAN數據。

In View: 在視圖中，在波形顯示窗口查看解碼之后的CAN數據。

In Window: 在窗口中，在表格中查看解碼之后的CAN數據。

3、從CAN高波形和CAN低波形上同時(shí)解碼

1)將CAN網(wǎng)絡(luò )中的CANH端接入到示波器A通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網(wǎng)絡(luò )的GND連接探頭的負極。

2)將CAN網(wǎng)絡(luò )中的CANH端接入到示波器B通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網(wǎng)絡(luò )的GND連接探頭的負極。

注意：CANH和CANL使用的測試通道可以自由選擇。只是在進(jìn)行解碼設置時(shí)，對應正確即可。

3 )點(diǎn)擊PicoScope6工具菜單，選擇串行解碼功能。彈出串行解碼設置窗口。

在一個(gè)窗口分別設置CANH和CANL的解碼設置，具體參考3.1和3.2章節的設置。如下圖所示：

四、使用注意事項

Pico示波器進(jìn)行串行解碼有一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：Pico示波器的解碼以完整的一個(gè)CAN數據幀為單位，即只有采集到完整的一幀CAN報文，才能將該數據幀完整的解析出來(lái)。

1) 采集CANH和CANL波形時(shí)，注意時(shí)基的設置。即保證每一個(gè)波形頁(yè)面至少能夠采集到一個(gè)完整的數據幀，此時(shí)才能夠解析出CAN報文。對于CAN總線(xiàn)來(lái)說(shuō)，時(shí)基設置在1ms/div或者大于1ms/div即可。