工程師經(jīng)常選擇使用示波器來調(diào)試和表征汽車串行總線（例如 CAN、CAN FD、LIN、FlexRay、SENT、BroadR-Reach 和MOST），這主要是因為示波器憑借內(nèi)置的功能就能夠表征此類信號的模擬質(zhì)量。使用示波器進行的模擬表征通常稱為“物理層”測試，而經(jīng)過優(yōu)化的串行總線協(xié)議分析儀更適合執(zhí)行“應(yīng)用層”測量， 而且是在更高的抽象層上提供數(shù)據(jù)流追蹤，所以會犧牲大部分或全部的物理層測量功能。

歡迎您了解如何使用示波器表征CAN、CAN FD、LIN、FlexRay 和SENT 等汽車總線的性能。本白皮書將向您展示如何對總線進行解碼、觸發(fā)和符號解碼，并將舉例說明如何發(fā)現(xiàn)汽車設(shè)計中的錯誤和信號質(zhì)量問題。

CAN、CAN FD、LIN、FlexRay 和SENT 總線解碼和觸發(fā)

示波器可以顯示模擬信號的質(zhì)量。許多示波器都可以設(shè)置為在特定事件上觸發(fā)，以便深入查看這些總線的通信方式。要想識別和監(jiān)測特定幀/消息的信號質(zhì)量、測量幀與幀之間的時序信息，必須對CAN、CAN FD、LIN、FlexRay 和SENT 等常用汽車串行控制總線進行解碼和觸發(fā)。圖1(a) 展示了同時捕獲和解碼LIN 總線和CAN 總線的示例。

圖1 (a) ：使用Keysight InfiniiVision X 系列示波器同時解碼LIN 總線和CAN 總線

圖 1(b) 中的放大視圖顯示了Keysight InfiniiVision X 系列示波器特有的時間交織采樣列表。Keysight InfiniiVision X 系列示波器的另一項獨有功能是硬件解碼。硬件解碼使示波器能夠保持極快的波形更新速率（高達1,000,000 個波形/ 秒），實現(xiàn)接近實時的解碼更新速率。由于示波器無需減速更新屏幕顯示，所以能夠一直高速捕獲錯幀等隨機偶發(fā)通信誤碼。

解碼跡線在示波器屏幕底部顯示，它們與每個捕獲的數(shù)據(jù)包時間相關(guān)（通道1/黃色跡線=CAN 總線，通道2/綠色跡線= LIN 總線）。示波器屏幕上半部分顯示的是時間交織采樣協(xié)議解碼列表/表格。由于列表按時間順序顯示接收到的每條消息——無論來自CAN 總線還是LIN 總線——因此您可以更輕松、更直觀地執(zhí)行多總線數(shù)據(jù)傳輸之間的網(wǎng)關(guān)計時測量。注：這適用于任意兩條總線，例如CAN1 至CAN2 FD2。

為了更直觀地進行測量，某些示波器可以在符號消息名稱和信號值或這些信號的編碼狀態(tài)上進行解碼和觸發(fā)。使用具有這一功能的示波器，您再也不用手動進行繁瑣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作。

圖 1(b) ：協(xié)議解碼列表中的 4 行表格放大視圖。這 4 行表格按時間順序顯示了 CAN 消息（藍色行）和 LIN 消息（綠色行）。像這樣詳細地查看通過總線發(fā)送的每條消息，有助于您更直觀地執(zhí)行總線間時序信息測量。

具體步驟是，將 .dbc 文件加載到示波器中。.dbc 文件包含 CAN 總線消息的定義。示波器使用 .dbc 文件將原始的十六進制值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為更直觀的消息。這樣您就可以深入了解總線上傳輸?shù)男盘栃畔ⅲ@通常只有借助協(xié)議分析儀才能實現(xiàn)。

圖 2 顯示了協(xié)議列表的放大視圖。“已準備”、“已部署”、“已解鎖”和“已鎖定”都是編碼狀態(tài)。

圖 2 ：“Airbag”消息和“ABS”消息包括狀態(tài)編碼信號示例

是德科技示波器上的CAN 觸發(fā)和解碼選件 標配了 CAN 總線符號級解碼功能。

長時間捕獲汽車串行數(shù)據(jù)

有時需要長時間連續(xù)捕獲汽車串行總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，例如上電序列。 可是所有示波器的采集存儲器深度都是有限的，限制了示波器能夠捕獲和解碼消息/幀的最長時間和最大數(shù)量。

使用分段存儲器采集數(shù)據(jù)，可以更高效地使用存儲器，并延長可以捕獲的時間。

分段存儲器能夠根據(jù)示波器的觸發(fā)條件有選擇地捕獲特定消息的多個連續(xù)事件，以最優(yōu)化的方式使用采集存儲器。

圖 3 顯示了在 100 秒時間范圍內(nèi)，只捕獲含 CAN 消息誤碼（CRC 錯誤、比特填充錯誤、無應(yīng)答比特和標記錯幀）的 1000 個連續(xù)事件的示例。

InfiniiVision X系列示波器標配了4 Mpts 采集存儲器和分段存儲器采集模式。InfiniiVision X 系列是目前市場上唯一能夠解碼所有分段而不是只解碼選定分段的示波器。

圖 3 ：使用分段存儲器在 100 秒時間內(nèi)捕獲 1000 個連續(xù)的 CAN 總線誤碼。

眼圖模板測試

眼圖模板測試經(jīng)常用來表征汽車串行總線的物理層。示波器眼圖可通過一次簡單的測量得到物理層整體質(zhì)量的復(fù)合測量結(jié)果。Keysight InfiniiVision 示波器可以對差分 CAN 和 FlexRay 總線執(zhí)行眼圖合格 / 不合格測試。您可以從是德科技網(wǎng)站免費下載多種不同的工業(yè)標準 CAN 和 FlexRay 模板。

圖 4 是使用 InfiniiVision X 系列示波器在 FlexRay 接收機輸入端執(zhí)行“TP4”眼圖模板測試的示例。在此示例中，我們可以看到極大的邊沿抖動、緩慢的上升沿和下降沿，以及與合格/ 不合格模板相交而導(dǎo)致模板測試不合格的偏移比特。

KeysightInfiniiVision X 示波器系列是業(yè)界唯一能夠 執(zhí)行 CAN 眼圖模板測試的示波器。

圖 4 ：對 FlexRay 總線執(zhí)行的眼圖模板測試顯示有一個偏移比特

圖 5 是一個差分 CAN 總線眼圖模板測試。CAN 眼圖中顯示出明顯抖動，該抖動主要源于從不同物理位置發(fā)送異步節(jié)點數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)傳播時延。

圖 5 ：使用 Keysight InfiniiVision X 系列示波器實施的 CAN 眼圖模板測試

探測汽車串行總線

如果與器件的連接不純凈，那么所有這些測試都沒有意義。LIN 和 SENT 是單端總線（信號至接地），可使用標配的 10:1 無源探頭來探測這些信號。汽車中的其他串行總線（如 CAN、 CAN FD 和 FlexRay）大部分都是差分總線，這意味著您要在兩個不同的點之間進行測量。為此，您需要使用差分探頭來精確地捕獲信號。

對于差分 CAN、CAN FD 和 FlexRay 總線，是德科技推薦使用 200 MHz 帶寬的 N2818A差分有源探頭。

示波器會自動檢測該探頭的 10:1 探頭衰減系數(shù)和輸入端接阻抗 (50 Ω)。

使用 CAN/FlexRay DB9 探頭前端可以快速、輕松地連接到 CAN、CAN FD和/或FlexRay 差分總線。

選擇最適合您的汽車串行總線測量的示波器平臺

哪一款示波器平臺最適合您的汽車串行總線測量？這取決于您對示波器性能的要求（帶寬、采樣率、存儲器、分段存儲器和測試速度）、汽車串行總線測量要求和您的預(yù)算情況。

Keysight InfiniiVision X系列示波器包括多種型號，它們分別具有從70 MHz 到 6 GHz的帶寬。這個平臺采用了專為調(diào)試 CAN、CAN FD、LIN、FlexRay 和 SENT 串行總線設(shè)計的物理層 而優(yōu)化的實時操作系統(tǒng)。InfiniiVision X 系列示波器提供了示波器行業(yè)中最快的波形更新速率（高達 1,000,000 個波形/秒），因此能夠捕獲汽車電子系統(tǒng)本身常見的偶發(fā)瞬態(tài)事件。它們還可以提供硬件解碼，與其他示波器廠商所提供的軟件解碼相比，測試速度更快、精度更高。 InfiniiVision X 系列示波器的起價極低。

圖 7 ：在 Keysight InfiniiVision 6000 X 系列示波器上運行的模板極限測試