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CAN一致性測試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測試

發(fā)布時間:2019-02-26 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】在CAN總線測試中,會遇到找不出原因的錯誤,那你可能忽略了一個解決異常的利器——終端電阻。究竟終端電阻對CAN總線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發(fā)生光的發(fā)射和折射,電信號在阻抗不連續(xù)或者發(fā)生突變時,會發(fā)生電信號的發(fā)射。反射過程比較復(fù)雜,甚至可能發(fā)生多次反射,發(fā)射的信號可能會混淆在正常信號上,引起電平變化,導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯誤。
 
1 什么是終端電阻
 
使傳輸電纜的阻抗保持連續(xù)可以有效的消除發(fā)射,但是電纜總是有終點的,終點的阻抗肯定會發(fā)生突變,為了使終點阻抗保持連續(xù),CAN-bus規(guī)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。
 
CAN一致性測試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測試
圖1 高速CAN-bus終端電阻的接法
 
小結(jié)
 
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源就是阻抗不連續(xù)以及不匹配。
 
2.如果是加在單獨的兩根線上,相當(dāng)于一個開環(huán)的狀態(tài),根據(jù)產(chǎn)生信號反射的來源,也就是這種連接方式會導(dǎo)致單線上阻抗更加不連續(xù),在末端突然變?yōu)?,會導(dǎo)致反射成倍增加。
 
3.高速CAN所加的兩個120Ω的電阻實際上模擬的是線束連接無窮遠(yuǎn)的時候在傳輸線上產(chǎn)生的特性阻抗(不是實際阻抗),這是典型經(jīng)驗值,具體值取決于所采用的線束類型。
 
2 終端電阻與總線不匹配的災(zāi)難現(xiàn)場
 
了解了終端電阻的作用,那對CAN總線有什么實際影響呢?
 
1、終端電阻過小造成信號幅值偏小,導(dǎo)致信號識別問題,以致整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂,有時可以通訊,但極不穩(wěn)定,如圖2。
 
CAN一致性測試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測試
圖2
 
2、終端電阻過大造成信號幅值偏大,驅(qū)動力過大,信號出現(xiàn)過沖現(xiàn)象,信號下降沿變緩,即放電時間加長,最終位寬度識別錯誤,如圖3。
 
CAN一致性測試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測試
圖3
 
在現(xiàn)場遇到以上情況,通過CANScope加上StressZ擴展板并聯(lián)在被測總線上,首先進(jìn)行模擬電阻測試,找到與總線阻抗匹配的阻值,然后加在總線末端,信號正常,如圖4。
 
CAN一致性測試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測試
圖4
 
總線末端的終端電阻不可忽略,每個節(jié)點的終端內(nèi)阻阻值也不可忽略,很多車廠的CAN節(jié)點測試規(guī)范專門有一項內(nèi)阻測試項,包括:電源和地正常連接的CAN_H內(nèi)阻、電源和地正常連接的CAN_L內(nèi)阻、丟失正極時被測節(jié)點的輸入內(nèi)阻、丟失地時被測節(jié)點的輸入內(nèi)阻、CAN_H與CAN_L之間差分電阻。節(jié)點內(nèi)阻的大小是總線能否有足夠的驅(qū)動力帶動各個節(jié)點的因素之一,內(nèi)阻測試也是直接可判斷節(jié)點內(nèi)阻是否發(fā)生故障的有效方法。
 
3 內(nèi)阻測試原理與方法
 
CAN一致性測試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測試
圖5  內(nèi)阻測試試驗連線圖
 
圖5中Rtest為測試電阻,為5KΩ。根據(jù)內(nèi)阻測試標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行測試。在CANH對地、CANL對地內(nèi)阻測試時,U=-2V和7V各測試一次,之后對CANH和CANL開路,測試對地電壓VCAN_H和VCAN_L。然后將U調(diào)節(jié)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(nèi)阻測試時,U=5V,之后將CANH和CANL開路,測試差分電壓Vdiff。然后將U調(diào)節(jié)為5V接入測試。以如下公式計算(Vdiff為開路差分電壓):
 
Rdiff =Rtest×( Vdiff – V)/( V– U)
 
當(dāng)前行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀是通過外接電壓源、電流源等外圍設(shè)備,手動完成測試,主要有接線復(fù)雜、環(huán)節(jié)多、測試效率低還并不能保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。怎么才能做到測試方便、準(zhǔn)確、快捷呢?
 
看這里
 
4 CANDT一致性測試系統(tǒng)
 
CANDT一致性測試系統(tǒng)可自動化完成CAN節(jié)點物理層、鏈路層及應(yīng)用層一致性測試,是當(dāng)前CAN總線測試領(lǐng)域唯一能夠進(jìn)行完善的物理層自動化測試并導(dǎo)出報表的儀器設(shè)備,詳情架構(gòu)如圖6。
 
CAN一致性測試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測試
圖6
 
ISO11898-2內(nèi)阻標(biāo)準(zhǔn)測試標(biāo)準(zhǔn)
 
CAN一致性測試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測試
 
根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn),用CANDT對總線上各個節(jié)點的內(nèi)阻進(jìn)行一致性測試,測試結(jié)果可生成報表,如圖7所示。
 
CAN一致性測試系統(tǒng)之終端電阻與內(nèi)阻測試
圖7
 
測試完成后,用戶可導(dǎo)出自動化測試報告,對于未通過的測試項目可使用CAN總線分析儀對故障進(jìn)行干擾排除并進(jìn)行可靠性測試,以加強被測設(shè)備的魯棒性,并且致遠(yuǎn)電子的CAN總線專家會協(xié)助用戶,對未通過項目進(jìn)行分析,給出整改建議;
根據(jù)測試報告,還可以跟蹤測試條目的標(biāo)準(zhǔn)出處、測試步驟以及判斷依據(jù)等;
主機廠可以依據(jù)此報告評估CAN節(jié)點質(zhì)量,作為主機廠準(zhǔn)入依據(jù)。
 
 
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