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      產(chǎn)品分類

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      PCAN-Diag FD簡介及其應(yīng)用--手持式CAN/CAN FD總線診斷設(shè)備

      發(fā)布日期:2022-07-14 點(diǎn)擊率:78

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      FD簡介

        PCAN-Diag FD是一個(gè)手持式的CAN/CAN FD總線檢測設(shè)備,適用于現(xiàn)場診斷CAN/CAN FD總線的故障。

        PCAN-Diag FD可以監(jiān)控CAN/CAN FD總線的通信情況,可以檢測總線波特率,測量總線負(fù)載、終端電阻值、CAN_H和CAN_L的電壓;支持?jǐn)?shù)據(jù)庫解析報(bào)文;集成了CAN總線記錄的功能,因此也可以作為一個(gè)CAN記錄儀來使用;也具有示波器的功能,可以觸發(fā)和捕捉CAN/CAN FD的波形。

      2.檢測波特率

        波特率(也稱位定時(shí),就是信號位的最小脈寬)是CAN 總線通訊的最基本要素。如果波特率不匹配或者波特率有所偏差,會導(dǎo)致識別信號的錯(cuò)誤,造成無法通訊或者通訊異常。所以任何情況下,對異常的CAN 總線進(jìn)行測試,首先都要測試波特率的準(zhǔn)確性。波特率偏差主要發(fā)生在如下情況:使用了非整數(shù)值的晶振(比如)、極端溫度導(dǎo)致晶振偏差、CAN 控制器內(nèi)部波特率發(fā)生器偏差。

        一旦波特率有所偏差就會導(dǎo)致出錯(cuò)的概率大大增加,重發(fā)的無效數(shù)據(jù)次數(shù)增多,數(shù)據(jù)傳輸延遲等現(xiàn)象,降低了CAN 重同步糾錯(cuò)能力。所以保證準(zhǔn)確的波特率是CAN 通訊中最重要的因素。
        診斷儀支持基于一個(gè)固定值列表自動(dòng)探測比特率,這個(gè)固定值列表可以是由 14 個(gè)預(yù)設(shè)值和已定義的用戶自定義值(最多 8 個(gè))組成。另外,總線上有數(shù)據(jù)流才能檢測波特率。

        另外,診斷儀集成雙通道示波器功能,支持分辨率達(dá)到 50ns 的時(shí)間測量,用戶通過測量 CAN 信號最窄波形時(shí)間段值(位寬度)獲知通訊波特率。波特率是位寬度的倒數(shù)。

      解決措施:

        1)將總線上每個(gè)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)上電,自動(dòng)探測比特率,或者使用診斷儀集成的示波器單獨(dú)測量位寬度,找到故障節(jié)點(diǎn),亦對其程序中的位定時(shí)寄存器或者晶振進(jìn)行修正為正確位時(shí)間。
        2) 如果無法修改故障節(jié)點(diǎn)的程序,或者已經(jīng)是同樣的波特率還是無法正常通訊。這時(shí)需要考慮到可能是采樣點(diǎn)不一致導(dǎo)致。所以建議修改正常節(jié)點(diǎn)的程序。需要提高正常節(jié)點(diǎn)波特率寄存器中的同步跳轉(zhuǎn)寬度 SJW 值(加大到 3 個(gè)單位時(shí)間),則可以加大位寬度和采樣點(diǎn)的容忍度。

      3.測量終端電阻

        高速CAN總線(ISO11898-2)必須在CAN線CAN_L和CAN_H之間的兩端使用120歐姆電阻進(jìn)行終止。這項(xiàng)措施將防止在電纜兩端信號反射并且保證并聯(lián)到CAN總線的CAN收發(fā)器工作正常。兩個(gè)終端電阻并聯(lián)得到60歐姆的總阻值,總電阻的測量提供了有關(guān)正確的CAN總線終止信息。

        診斷儀內(nèi)置120歐姆終端電阻,可啟用和關(guān)閉終端電阻,可重復(fù)測量,支持系統(tǒng)運(yùn)行中測量。

      解決措施:

      測量

      解讀

      60 Ohm

      通過測量,確定總線的終止是良好的。

      確保終端電阻被放置在總線的末端,而不是其它位置。

      missing

      CAN 總線沒有終端電阻,或使用電阻過大,請按照上述設(shè)定一個(gè)正確的終止。

      120 Ohm

      只有一個(gè)終端電阻存在。

      在缺失終端電阻的總線末端安裝一個(gè) 120 歐姆電阻。

      < 45 Ohm

      太多的終端電阻存在于 CAN 總線。
      其中可能的原因是,在一個(gè)總線末端有兩個(gè)獨(dú)立的終端電阻,或一個(gè)有內(nèi)置終端電阻的 CAN 節(jié)點(diǎn)又被外配了一個(gè)終端電阻。


      4.測量引腳電壓

        診斷儀的CAN接口是D-Sub9針連接器,引腳電平測量功能支持測量出D-Sub連接器每個(gè)引腳的電壓值

        如上圖,選擇測量CAN_L和CAN_H兩個(gè)引腳的電平。當(dāng)一個(gè)高速CAN收發(fā)器處于空閑狀態(tài)(無CAN流量),信號線CAN_H和CAN_L上的電壓大約。如果所測量的電壓差異顯著,則電纜連接或CAN節(jié)點(diǎn)的CAN收發(fā)器可能存在問題。

      解決措施:
        查看電纜連接或CAN節(jié)點(diǎn)的CAN收發(fā)器是否存在問題。

      5.總線狀態(tài)查看

        錯(cuò)誤狀態(tài)和計(jì)數(shù)值的關(guān)系:

      6.測試總線負(fù)載

        CAN總線本質(zhì)上還是半雙工通訊,就是"單行道",即一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)候其他節(jié)點(diǎn)無法發(fā)送數(shù)據(jù)。雖然CAN報(bào)文ID有優(yōu)先級的區(qū)分,但如果高優(yōu)先級一直占用總線,導(dǎo)致低優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)就無法發(fā)出數(shù)據(jù),這就是堵塞現(xiàn)象。所以控制流量,防止堵塞是總線健康正常通訊的基本要素。

        擁堵的還有一個(gè)重要的危害就是發(fā)生報(bào)文競爭,導(dǎo)致仲裁。在仲裁結(jié)束時(shí),容易產(chǎn)生尖峰脈沖,有導(dǎo)致位翻轉(zhuǎn)的隱患,特別是在容抗較大場合,容易導(dǎo)致位錯(cuò)誤。

        測量總線負(fù)載,通過時(shí)間負(fù)載圖的方式顯示,可選獨(dú)立顯示錯(cuò)誤幀的總線負(fù)載。如下圖,黃色曲線圖是總線負(fù)載平均值、紅色曲線圖是總線負(fù)載最大值。

        如果總線平均負(fù)載都沒有超過30%,則說明總線流量較好,沒有明顯的擁堵情況;如果總線最大負(fù)載超過70%,則說有堵塞情況,建議進(jìn)行流量分析整改。

        如果總線平均負(fù)載都在70%以上,則說明總線嚴(yán)重?fù)矶拢仨氝M(jìn)行流量分析整改

      解決措施:
        流量分析整改,針對傳統(tǒng)的CAN2.0可以采取以下措施應(yīng)對高總線負(fù)載情況:
        ﹂提高總線上的所有CAN節(jié)點(diǎn)的通訊波特率(注意會縮短通訊距離,有可能導(dǎo)致通訊異常),
        ﹂增加CAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)報(bào)文發(fā)送的周期時(shí)間,從而減少它們的出現(xiàn)(每個(gè)周期時(shí)間內(nèi)更少的CAN報(bào)文)

        如果是新開發(fā)CAN總線節(jié)點(diǎn),可以考慮使用CANFD。

      電平測量

        使用診斷儀Scope功能測量CAN信號電平,可測CAN-H、CAN-L和CAN-Diff信號的電平值。如下圖,直接從Scope顯示區(qū)查看CAN波形的電平值。顯示區(qū)通過游標(biāo)可以顯示出每個(gè)每個(gè)位置CAN_H和CAN_L的。

        CAN總線上面的信號值是接收節(jié)點(diǎn)能正確識別邏輯信號的保證。一般來說差分電平CANdiff=CAN_H-CAN_L的幅值只有大于才能被100%識別為顯性電平,同理如果幅值低于就有被識別出隱形電平的可能。

      差分電平

      識別成的邏輯值

      >

      顯性電平(0

      0.5~

      不確定區(qū)域

      <

      隱形電平(1

        上表中~是不確定區(qū)域,這個(gè)根據(jù)不同收發(fā)器而異,與溫度也有關(guān)系。
        ISO11898規(guī)定了CAN電平的范圍:

        與ISO11898規(guī)范進(jìn)行對照,標(biāo)定節(jié)點(diǎn)的CAN_H、CAN_L和CAN_diff是否在ISO-11898規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。當(dāng)然這個(gè)幅值與終端電阻有著密切的關(guān)系,如下表

      120 歐終端電阻個(gè)數(shù)

      單節(jié)點(diǎn) CAN-diff 幅值正常范圍

      1

      2

      2 V

      3

      1.5~1.7 V

      4

      1.1~1.3 V

      5

      0.9~1.1 V

      解決方案:

        1、測試結(jié)果如果幅值超過規(guī)定范圍,先確認(rèn)終端電阻是否沒加或者只加了1個(gè)。確定已經(jīng)有2個(gè)120歐,則說明節(jié)點(diǎn)的CAN收發(fā)器供電過高,導(dǎo)致輸出幅值過高。這個(gè)原因有可能是給CAN收發(fā)器供電的DC-DC輸出過高(一般隔離DC-DC為了保證帶負(fù)載能力,都會輸出高一點(diǎn)電壓),可以通過在DC-DC輸出并聯(lián)負(fù)載電阻的方式降低供電電壓。

        2、如果幅值過低,則可能是供電電源過低,比如5V的CAN收發(fā)器卻用供電。或者總線的終端電阻過小,或并得過多終端電阻。

      錯(cuò)誤檢測

        先可以在總線狀態(tài)那里查看當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)是否有錯(cuò)誤。如果總線有錯(cuò)誤,則可以使用診斷儀的Scope功能捕捉錯(cuò)誤幀,深入查看CANerror。當(dāng)然,也支持直接在接收顯示區(qū)中標(biāo)紅顯示接收的錯(cuò)誤幀。

        診斷儀Scope功能,觸發(fā)捕捉波形,可以波形查看錯(cuò)誤幀的波形。并且,標(biāo)示出錯(cuò)誤類型和幀ID。診斷儀接收顯示區(qū)和狀態(tài)區(qū),可顯示接收的錯(cuò)誤幀、錯(cuò)誤類型、幀ID、錯(cuò)誤狀態(tài)和錯(cuò)誤計(jì)數(shù)值。

        錯(cuò)誤的種類:位錯(cuò)誤、填充錯(cuò)誤、CRC錯(cuò)誤、格式錯(cuò)誤、ACK錯(cuò)誤。
        錯(cuò)誤幀:用于在接收和發(fā)送消息時(shí)檢測出錯(cuò)誤通知錯(cuò)誤的幀。錯(cuò)誤幀由錯(cuò)誤標(biāo)志和錯(cuò)誤界定符構(gòu)成。錯(cuò)誤標(biāo)志包括主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志和被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志兩種。主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志:6個(gè)位的顯性位。被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志:6個(gè)位的隱性位。錯(cuò)誤界定符由8個(gè)位隱性位構(gòu)成。如下圖,錯(cuò)誤幀的構(gòu)成

        錯(cuò)誤幀的輸出:

        檢測出滿足錯(cuò)誤條件的單元輸出錯(cuò)誤標(biāo)志通報(bào)錯(cuò)誤。
        處于主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的單元輸出的錯(cuò)誤標(biāo)志為主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志;處于被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的單元輸出的錯(cuò)誤標(biāo)志為被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志。
        發(fā)送單元發(fā)送完錯(cuò)誤幀后,將再次發(fā)送數(shù)據(jù)幀或遙控幀。錯(cuò)誤標(biāo)志輸出時(shí)序如下表所示。

      9.監(jiān)控和發(fā)送CAN/CANFD報(bào)文

        可以用PCAN-DiagFD設(shè)備用于CAN/CANFD報(bào)文的接收和發(fā)送;
        關(guān)于發(fā)送:可以手動(dòng)發(fā)送,自動(dòng)發(fā)送或者列表發(fā)送;
        關(guān)于接收:正常顯示是白色的,也可以標(biāo)注特別關(guān)注的報(bào)文的顏色;如果顯示紅色的,就表示有CAN控制器報(bào)告的CAN總線錯(cuò)誤

        支持導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫文件,數(shù)據(jù)庫文件解析接收的CAN報(bào)文為具體的物理量,數(shù)據(jù)庫文件可以使.dbc文件,也可以是用戶通過免費(fèi)符號編輯軟件編輯的符號文件symbol文件。
        另外,啟用不同的數(shù)據(jù)庫文件,查看不同的報(bào)文,可用作過濾查看。

      10.記錄和回放

        所有接收到的CAN報(bào)文,包括RTR幀和錯(cuò)誤幀都可以存儲到設(shè)備的內(nèi)存卡中,內(nèi)置的4G內(nèi)存卡大概可以保存4億條。也支持將之前記錄的文件回放到所連接的CAN總線上,會按照記錄的文件保存期間的CAN時(shí)間戳來回放。

        記錄文件默認(rèn)的是trc格式,在電腦上可以用文本打開,也可以用PEAK的相關(guān)軟件如PCAN-View和PCAN-Explorer來打開或者分析;使用我們提供的格式轉(zhuǎn)換工具,也可轉(zhuǎn)換成.CSV和.ASC格式文件供第三方軟件打開查看和分析。

      三種格式的文件的特點(diǎn)和作用:

        PCAN-Trace(.trc):基于文本的PEAK-System的跟蹤文件。可以在PCAN-Explorer(CAN報(bào)文分析軟件)中查看數(shù)據(jù)或者在PCAN-Trace程序中回放CAN報(bào)文。建議:與PCAN-Diag有關(guān)的跟蹤文件,我們推薦使用格式版本1.1,因?yàn)镻CAN-Diag的記錄只有一個(gè)通道,而且這個(gè)格式版本適用于PEAK-System的所有程序。

        Vector ASC Trace(.acs):Vector公司的基于文本的跟蹤格式,也可用于很多第三方程序。

        Character Separated Values (CSV)(.csv):一種常見的基于文本的格式,用于導(dǎo)入電子表格(分號作為分隔符),這種格式的文件可以直接用excel打開。

      11.方便快捷的配置工具

        通過我們提供的PC端配置軟件來配置設(shè)備,PCAN-DiagFD可以更快的適用于不同的應(yīng)用。工程由PCAN-DiagFDEditor創(chuàng)建和修改,然后直接傳到PCAN-Diag的內(nèi)存卡中。如圖所示為PCAN-DiagEditor的界面,在圖中方框中各個(gè)標(biāo)簽下調(diào)整我們的設(shè)置。同時(shí)可以創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)CAN發(fā)送列表。比如創(chuàng)建一條ID=123,data=11h22h33h44h55h66h77h88h;將創(chuàng)建好的工程導(dǎo)入內(nèi)存卡之后,可以看到我們創(chuàng)建發(fā)送報(bào)文。

        另外還可以在Symbols標(biāo)簽下添加一個(gè)用于工程的符號文件。在ScopeSettings標(biāo)簽下,可以快速的設(shè)置示波器功能的記錄和顯示方式,比如將示波器當(dāng)前的圖形保存為BMP格式、Data格式、或者兩種格式同時(shí)保存。

      12.關(guān)于虹科

        廣州虹科電子科技有限公司(前身是宏科)成立于1995年,總部位于中國南方經(jīng)濟(jì)和文化中心-廣州市。我們耕耘的領(lǐng)域包括測試測量、汽車電子、自動(dòng)化、嵌入式開發(fā)工具和軟件工程、數(shù)據(jù)采集、無線電通信與監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)可視化。我們除了銷售產(chǎn)品之外,還為中國客戶提供二次開發(fā)、維護(hù)、測試和培訓(xùn)服務(wù)。

        目前我們在廣州、北京、上海、西安、成都、武漢、深圳、香港和倫敦設(shè)有分支機(jī)構(gòu)。

      主要產(chǎn)品有:
        1、汽車總線工具方面
        a)德國PEAK-System的CAN分析工具;
        b)德國Lipowsky的Baby-LIN系列LIN總線仿真分析工具;
        c)德國益馳的CAN總線仿真分析工具;
        d)英國Influx數(shù)采模塊和數(shù)據(jù)記錄儀

        2、測試測量方面
        a)英國PicoScope汽車診斷示波器;
        b)英國PickeringInterfaces的產(chǎn)品:主要是有信號開關(guān)與程控電阻,架構(gòu)形式有PCI,PXI,LXI,GPIB;分類有:通用、矩陣、多路復(fù)用、射頻與微波模塊,故障注入開關(guān),光纖開關(guān)等;
        c)美國Marvintestsolution基于PXI/PXIe的功能模塊和系統(tǒng),主要有:數(shù)字I/O、FPGA、萬用表、模擬板卡、信號源、電源、機(jī)箱、控制器、ATeasy開發(fā)軟件,半導(dǎo)體測試系統(tǒng)等;
        d)意大利AT、美國DS信號源等。

        3、工業(yè)自動(dòng)化方面
        a)德國SYSTEC的CANopen源代碼,PLCCore;
        b)德國KUNBUS的模塊化工業(yè)網(wǎng)關(guān),工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線通訊接口嵌入式模塊;
        c)德國KPA的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)開發(fā)、安裝和診斷工具,EtherCAT主站、從站協(xié)議棧;
        d)其它還有Helmholz(赫姆赫茲),Softing,PROCENTEC等;
        e)德國Microcontrol的堅(jiān)固性數(shù)采模塊。

        4、數(shù)據(jù)采集方面
        主要用于測量和/或記錄溫度、濕度、壓力、振動(dòng),光照,CO2,4-20mA,0-10V等的傳感器/變送器,數(shù)據(jù)記錄儀,溫度記錄儀,中央環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等。
        a)藥品供應(yīng)鏈的溫度等監(jiān)測解決方案:主要品牌瑞士ELPRO,PDF溫度/濕度記錄儀,完全符合GxP法規(guī);
        b)數(shù)據(jù)記錄儀:主要品牌瑞士MSR(微型記錄儀),歐洲Comet,瑞士ELPRO;
        c)工業(yè)變送器和傳感器:主要品牌歐洲Comet。輸出可選RS232,RS485,以太網(wǎng),PoE,4-20mA,0-10V,繼電器;
        d)中央環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng):主要品牌瑞士ELPRO,歐洲Comet。

        5、無線電通信與監(jiān)測方面
        a)拉脫維亞SAF的手持式頻譜儀;
        b)加拿大thinkRF的模塊化頻譜儀;
        c)意大利Rover用于衛(wèi)星通信的射頻光纖鏈路、合路器/分路器、轉(zhuǎn)發(fā)器矩陣、冗余開關(guān)等;
        d)瑞典PROGIRA廣播網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、頻譜規(guī)劃、在線可視化網(wǎng)絡(luò)覆蓋等的軟件解決方案;
        e)德國Novotronik用于音頻、高頻信號切換和分配的開關(guān)矩陣、多路耦合器、放大器等定制解決方案。

        6、網(wǎng)絡(luò)安全與可視化
        a)網(wǎng)絡(luò)可視化產(chǎn)品:主要品牌Cubro,Profitap,Ntop,包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包代理,分路器,旁路交換機(jī),云交換機(jī),網(wǎng)絡(luò)探針,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理平臺,網(wǎng)絡(luò)流量分析器,多合一網(wǎng)絡(luò)分析工具等;
        b)軟件安全:主要品牌Veracode,包括靜態(tài)分析SAST,動(dòng)態(tài)分析DAST,軟件開發(fā)組件分析SCA,交互測試分析IAST等等;
        c)時(shí)間同步:主要品牌Elproma,提供NTPPTP/IEEE1588IRIG網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步解決方案。

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