CAN物理層調試基礎知識及舉例

　　CAN物理層基礎知識

　　一旦完成所有基礎檢查，就可以檢查CAN物理層的核心CAN總線(xiàn)了。收發(fā)器的兩個(gè)關(guān)鍵組件便是接收器和發(fā)射器。發(fā)射器被稱(chēng)作CAN的驅動(dòng)器。通過(guò)VCC/2共模點(diǎn)（約2.5V）對CAN物理層偏置，見(jiàn)圖4。

　　圖4：簡(jiǎn)易CAN總線(xiàn)收發(fā)器

　　發(fā)收器將單端數字邏輯信號、TXD（或者D）和RXD（或者R）轉換為差分CAN總線(xiàn)所要求的電平。當總線(xiàn)為顯性時(shí)，在接收節點(diǎn)，其CAN標準定義的差分電壓（Vdiff（D））大于1.2V，并且處于邏輯低狀態(tài)。當總線(xiàn)為隱性時(shí)，在接收節點(diǎn)，其CAN標準定義的差分電壓（Vdiff（R））為 -120mV≤（Vdiff（R））≤ 12 mV，并且處于邏輯高狀態(tài)。兩種總線(xiàn)狀態(tài)均通過(guò)收發(fā)器內共模網(wǎng)絡(luò )偏置。圖5顯示了典型的總線(xiàn)層級。

　　圖5：CAN總線(xiàn)狀態(tài)

　　對總線(xiàn)進(jìn)行調試時(shí)，最為有用的工具之一便是示波器。盡管單通道示波器便可看到信號，但最好還是用雙或者四通道。理想情況下，可同時(shí)看到TXD、RXD、 CANH和CANL，以確保收發(fā)器和總線(xiàn)性能如預期。進(jìn)行初次調試時(shí)，只需一個(gè)低帶寬示波器，因為標準CAN被限定在1Mbps。（在不遠的將來(lái)，在引入擁有靈活數據速率的CAN以后，這種情況將有所改變。）如果該節點(diǎn)正發(fā)送數據比特流，則可在TXD輸入端看到輸入數據。差分CAN總線(xiàn)引腳（CANH/CANL）存在傳輸延遲，同時(shí)還存在RXD輸出傳輸延遲。在CAN中，這些延遲均為循環(huán)時(shí)間，或者說(shuō)循環(huán)延遲。如果該節點(diǎn)正在接收，則TXD 閑置；但是總線(xiàn)和RXD輸出會(huì )顯示CAN幀。

　　為了演示基礎CAN總線(xiàn)工作情況，圖6顯示了一個(gè)示波器，它擁有兩個(gè)模擬通道和兩個(gè)數字通道，以及一個(gè)函數生成器。CAN總線(xiàn)由兩個(gè) SN65HVD255D EVM組成，每個(gè)在總線(xiàn)上的端接電阻均為120Ω。示波器函數生成器連接至頂部EVM的TXD輸入引腳。圖7中，數字通道1顯示了CANH信號（藍色）；模擬通道2顯示了CANL信號（黃色）；數字通道2顯示了RXD信號（綠色）。盡管該示波器的精確度很低，但這個(gè)簡(jiǎn)單的測試表明，該CAN物理層的表現在總體上符合我們的預期。

　　圖6：兩個(gè)EVM的CAN總線(xiàn)調試

　　圖7：TI CAN EVM信號

　　圖 8顯示了該示波器和用于調試TI CAN演示系統的探針裝置。該節點(diǎn)使用菊形鏈，并使用CANopen D-SUB 9針連接器。一個(gè)總線(xiàn)外接頭連接器位于圖8左上方。利用它，我們可以輕松地連接模擬示波器探針至CAN總線(xiàn)的CANH和CANL引腳以及GND。由于探針過(guò)大，無(wú)法抓住中間CAN節點(diǎn)的TXD和RXD IC引腳，因此可通過(guò)連接至探針的芯片鉤和一小段電纜，將這些引腳連接至示波器的數字通道。另一種方法是，給每個(gè)收發(fā)器焊接一小段線(xiàn)，這樣示波器探針便可更容易地連接。

　　圖8：TI CAN演示系統調試

　　圖 9顯示了示波器獲得的CAN信號詳細情況。盡管這些信號的分辨率和精度均不高，但它們可以幫助確定需要了解CAN節點(diǎn)工作的那些信息。中間節點(diǎn)的TXD觸發(fā)了示波器；CANH和CANL信號差異符合預期；在CAN構架端可清楚地看到高差分電壓的收到確認（ACK）位。該高壓為同時(shí)并行產(chǎn)生ACK位的多個(gè) CAN節點(diǎn)的結果。輕松找出ACK位的另一個(gè)方法是其存在于RXD信號中而非TXD信號中，這意味著(zhù)它由另一些節點(diǎn)產(chǎn)生。

　　圖9：TI CAN演示系統的信號

　　CAN調試例子

　　圖10顯示了一個(gè)CAN演示系統，在PCB右邊，連接至菊形鏈輸出的CANH線(xiàn)路被損壞。出現這種情況的原因是，系統后面的一個(gè)固定螺栓摩擦PCB，而在幾年的時(shí)間里該系統被運輸至世界各地。當系統通過(guò)菊形鏈總線(xiàn)接口連接至其他CAN節點(diǎn)時(shí)，便故障無(wú)法工作。