采樣點(diǎn)測試的原理和設計

　　采樣點(diǎn)是接收節點(diǎn)判斷信號邏輯的位置，采樣點(diǎn)對CAN總線(xiàn)來(lái)說(shuō)極其重要，尤其是在組網(wǎng)的時(shí)候，多個(gè)節點(diǎn)盡量保持同一個(gè)采樣點(diǎn)，若網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)采樣點(diǎn)不一致會(huì )導致同樣的采樣頻率出現采樣錯誤，進(jìn)而會(huì )使整個(gè)網(wǎng)絡(luò )出現故障。

　　01 采樣點(diǎn)的規則及原理

　　CAN 協(xié)議里將一個(gè)位時(shí)間分為同步段、傳播段、相位緩沖段 1 和相位緩沖段 2。這些段又由稱(chēng)之為T(mén)ime Quantum(以下稱(chēng)為T(mén)q)的最小時(shí)間單位構成。1位由多少個(gè)Tq構成、每個(gè)段由多少個(gè)Tq構成等是可以設定的。通過(guò)設置bit時(shí)序，使得可以設定一個(gè)采樣點(diǎn)以使總線(xiàn)上多個(gè)單元可同時(shí)采樣，所謂采樣點(diǎn)就是在這一時(shí)刻總線(xiàn)上的電平被鎖存，這個(gè)鎖存的電平作為位的值。采樣點(diǎn)的位置在相位緩沖段1(PBS1)的結束處。

　　圖1 CAN 位時(shí)間結構圖

　　同步段(SS)：多個(gè)連接在總線(xiàn)上的單元通過(guò)此段實(shí)現時(shí)序調整，同步進(jìn)行接收和發(fā)送工作，邊沿包含在此段中;

　　傳播時(shí)間段(PTS)：用于補償網(wǎng)絡(luò )上所有的物理延遲;

　　相位緩沖段1(PBS1)和相位緩沖段2(PBS2)：當信號邊沿不能被包含于(SS)段中時(shí)，可在此段進(jìn)行補償;

　　采樣點(diǎn)：讀取并解釋總線(xiàn)上各位值的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

　　采樣點(diǎn)位置如圖1所示，它是讀取總線(xiàn)電平，并將讀到的電平作為位值的點(diǎn)，所以從一個(gè)位的開(kāi)始到采樣點(diǎn)的時(shí)間占一個(gè)完整位的總時(shí)間的百分比就是所求的采樣點(diǎn)的值：sample =(1+TSEG1)/(1+TSEG1+TSEG2)。

　　02 采樣點(diǎn)測試原理

　　測試原理：波特率采樣點(diǎn)是CAN節點(diǎn)判斷位邏輯值的判斷點(diǎn)。采用干擾的手段，將采樣點(diǎn)位置的邏輯電平破壞，則這個(gè)CAN報文將出現錯誤。以此就可以確定干擾的位置為采樣點(diǎn)位置。如圖2所示，使用我們的CANScope-Pro的錯誤與干擾功能，可以調整需要翻轉的位偏移時(shí)間與持續時(shí)間，發(fā)送此錯誤的報文給DUT。通過(guò)遞進(jìn)式移動(dòng)干擾位置，查看總線(xiàn)出現錯誤幀的情況，則出現錯誤幀的偏移時(shí)間(圖中紅色箭頭)為采樣點(diǎn)位置。

　　圖2 采樣點(diǎn)測試原理

　　本測試使用CANScope-Pro和CANScope-StressZ。需要DUT上電后，初始化控制器后，不發(fā)送CAN報文，方便進(jìn)行測試。CANScope可以勾選總線(xiàn)應答。如圖所示，進(jìn)行測試連接。使能CANScope-StressZ的RHL為60歐。

　　圖3 采樣點(diǎn)測試連接

　　執行CANScope-Pro的“采樣點(diǎn)測試”功能，如圖4所示。點(diǎn)擊開(kāi)始測試后。

　　圖4 采樣點(diǎn)測試

　　稍等片刻，即可出現測試結果，如圖5所示，測試出來(lái)的采樣點(diǎn)結果為85%～95%。

　　圖5 采樣點(diǎn)測試結果

　　03 常規采樣點(diǎn)的設計

　　采樣點(diǎn)對CAN總線(xiàn)來(lái)說(shuō)非常重要，在組網(wǎng)的時(shí)候，多個(gè)節點(diǎn)應盡量保持同一個(gè)采樣點(diǎn)，且最好在但不超過(guò)7/8位時(shí)間點(diǎn)上，標準中也給了如下幾個(gè)例子。

　　關(guān)于采樣點(diǎn)的計算：

　　sample =(1+TSEG1)/(1+TSEG1+TSEG2)。

　　例如上面的計算舉例：晶振時(shí)鐘頻率16M， SJW為1個(gè)Tq， TSEG1 為13， TSEG2為2，則采樣點(diǎn)計算帶入上面的公式，sample =(1+13)/(1+13+2)=87.5%。

　　最后建議大家盡可能的把采樣點(diǎn)設置為 CiA 推薦的值：

　　當波特率 > 800K采樣點(diǎn)75%;

　　當波特率 > 500K采樣點(diǎn)80%;

　　當波特率 <= 500K采樣點(diǎn)87.5% 。

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