CAN一致性測試系統之終端電阻與內阻測試

　　在CAN總線(xiàn)測試中，會(huì )遇到找不出原因的錯誤，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CAN總線(xiàn)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(huì )發(fā)生光的發(fā)射和折射，電信號在阻抗不連續或者發(fā)生突變時(shí)，會(huì )發(fā)生電信號的發(fā)射。反射過(guò)程比較復雜，甚至可能發(fā)生多次反射，發(fā)射的信號可能會(huì )混淆在正常信號上，引起電平變化，導致數據傳輸出現錯誤。

　　一、什么是終端電阻?

　　使傳輸電纜的阻抗保持連續可以有效的消除發(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，CAN-bus規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：

　　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(lái)源就是阻抗不連續以及不匹配。

　　2.如果是加在單獨的兩根線(xiàn)上，相當于一個(gè)開(kāi)環(huán)的狀態(tài)，根據產(chǎn)生信號反射的來(lái)源，也就是這種連接方式會(huì )導致單線(xiàn)上阻抗更加不連續，在末端突然變?yōu)?，會(huì )導致反射成倍增加。

　　3.高速CAN所加的兩個(gè)120Ω的電阻實(shí)際上模擬的是線(xiàn)束連接無(wú)窮遠的時(shí)候在傳輸線(xiàn)上產(chǎn)生的特性阻抗(不是實(shí)際阻抗)，這是典型經(jīng)驗值，具體值取決于所采用的線(xiàn)束類(lèi)型。

　    二、終端電阻與總線(xiàn)不匹配的災難現場(chǎng)

　　了解了終端電阻的作用，那對CAN總線(xiàn)有什么實(shí)際影響呢?

　　1.終端電阻過(guò)小造成信號幅值偏小，導致信號識別問(wèn)題，以致整個(gè)網(wǎng)絡(luò )數據混亂，有時(shí)可以通訊，但極不穩定，如圖2。

圖2

　　2.終端電阻過(guò)大造成信號幅值偏大，驅動(dòng)力過(guò)大，信號出現過(guò)沖現象，信號下降沿變緩，即放電時(shí)間加長(cháng)，最終位寬度識別錯誤，如圖3。

圖3

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

圖4

　　總線(xiàn)末端的終端電阻不可忽略，每個(gè)節點(diǎn)的終端內阻阻值也不可忽略，很多車(chē)廠(chǎng)的CAN節點(diǎn)測試規范專(zhuān)門(mén)有一項內阻測試項，包括：電源和地正常連接的CAN_H內阻、電源和地正常連接的CAN_L內阻、丟失正極時(shí)被測節點(diǎn)的輸入內阻、丟失地時(shí)被測節點(diǎn)的輸入內阻、CAN_H與CAN_L之間差分電阻。節點(diǎn)內阻的大小是總線(xiàn)能否有足夠的驅動(dòng)力帶動(dòng)各個(gè)節點(diǎn)的因素之一，內阻測試也是直接可判斷節點(diǎn)內阻是否發(fā)生故障的有效方法。

　　三、內阻測試原理與方法

圖5 內阻測試試驗連線(xiàn)圖

　　圖5中Rtest為測試電阻，為5KΩ。根據內阻測試標準，進(jìn)行測試。在CANH對地、CANL對地內阻測試時(shí)，U=-2V和7V各測試一次，之后對CANH和CANL開(kāi)路，測試對地電壓VCAN_H和VCAN_L。然后將U調節為-2V和7V分別各接入測試一次以如下公式計算后，取平均值(VCAN_H和VCAN_L為開(kāi)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的差分內阻測試時(shí)，U=5V，之后將CANH和CANL開(kāi)路，測試差分電壓Vdiff。然后將U調節為5V接入測試。以如下公式計算(Vdiff為開(kāi)路差分電壓)：

Rdiff =Rtest×( Vdiff – V)/( V– U)

　　當前行業(yè)的技術(shù)現狀是通過(guò)外接電壓源、電流源等外圍設備，手動(dòng)完成測試，主要有接線(xiàn)復雜、環(huán)節多、測試效率低還并不能保證測試數據的準確性。怎么才能做到測試方便、準確、快捷呢?

　　看這里???

　　4CANDT一致性測試系統

　　CANDT一致性測試系統可自動(dòng)化完成CAN節點(diǎn)物理層、鏈路層及應用層一致性測試，是當前CAN總線(xiàn)測試領(lǐng)域唯一能夠進(jìn)行完善的物理層自動(dòng)化測試并導出報表的儀器設備，詳情架構如圖6。

圖6

　　ISO11898-2內阻標準測試標準

　　根據測試標準，用CANDT對總線(xiàn)上各個(gè)節點(diǎn)的內阻進(jìn)行一致性測試，測試結果可生成報表，如圖7所示。

圖7

　　?測試完成后，用戶(hù)可導出自動(dòng)化測試報告，對于未通過(guò)的測試項目可使用CAN總線(xiàn)分析儀對故障進(jìn)行干擾排除并進(jìn)行可靠性測試，以加強被測設備的魯棒性，并且致遠電子的CAN總線(xiàn)專(zhuān)家會(huì )協(xié)助用戶(hù)，對未通過(guò)項目進(jìn)行分析，給出整改建議;

　　?根據測試報告，還可以跟蹤測試條目的標準出處、測試步驟以及判斷依據等;

　　?主機廠(chǎng)可以依據此報告評估CAN節點(diǎn)質(zhì)量，作為主機廠(chǎng)準入依據。