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如何用Pico示波器進行CAN總線解碼分析

廣州虹科電子科技有限公司周翠

Pico示波器具有串行解碼的功能，能夠對CAN、FlexRay、I2C、I2S、SPI、LIN或UART等串行總線進行解碼。Pico示波器比較適合做串行解碼，因為它們的深度存儲器可以讓軟件采集較長時間、不間斷的數據，尤其是6000系列能夠在幾秒內采集數千個數據幀存入到512M的樣本存儲器。下面將介紹如何用一款Pico示波器進行CAN總線數據解碼。

1關于CAN總線解碼

1.1什么是CAN總線？

數據通信時，物理線路上傳輸的信號是由一系列高低電平組成的，這些高低電平攜帶了我們所需要的信息，在數據接收端，我們需要將這些物理電平按照原始的編碼規(guī)則進行解析，從而得到實際的物理信號。

CAN(控制器區(qū)域網絡)總線是一種在汽車和工業(yè)機械中使用的串行協(xié)議，允許微控制器相互通信。該標準最初由 Robert Bosch GmbH 于 1983 年制定。它使用雙絞線傳輸差分信號，分別為CAN高(CAN_H )和CAN低(CAN_L)，當線路受到共模干擾之后，信號差值不變，信號依然能夠正確被解析。

1.2CAN總線上傳輸的電平特點

CAN總線上發(fā)布了ISO11898和ISO11519兩個通信標準，分別對應高速CAN和容錯CAN。此兩個標準差分電平的特性不同。本文主要介紹如何用Pico示波器進行ISO11898標準的CAN總線解碼。

表　1

圖　1

CAN高電平大概為3.5 V左右，CAN低電平大概為1.5 V左右，CAN差分電平大概在2 V左右。一般情況下，我們可以從三種CAN總線波形上進行解碼：

① 從CAN_H總線上傳輸的電平，閾值設置為3 V左右即可。

② 從CAN_L總線上傳輸的電平，閾值設置為1.6 V左右即可。

③ 從差分波形(CANH_CANL)上進行解碼，閾值設置為1.5 V左右即可。從差分波形上解碼更加準確，因為差分波形濾除了線路上的共模干擾信號。

但是很遺憾，目前PicoScope6軟件的串行解碼功能只能從CAN_H或CAN_L波形上進行解碼，暫時還無法實現(xiàn)從差分波形上進行解碼。

2解碼設置

Pico的任何一臺示波器都具有串行解碼的功能，不同系列的區(qū)別在于示波器硬件參數高時，采集到的波形更加平滑，噪聲小。在進行解碼時，我們可以只從CAN高波形上進行解碼，或只從CAN低波形上進行解碼，或者同時對CAN_H和CAN_L波形進行解碼。

2.1僅從CAN低波形上進行解碼設置

將CAN網絡中的CAN_L端接入到示波器A通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網絡的GND連接探頭的負極。點擊PicoScope6工具菜單，選擇串行解碼功能。彈出串行解碼設置窗口。

圖　2

設置步驟如下：

① 設置A通道協(xié)議：CAN Low。

② 設置CAN低判斷閾值，如1.6 V。該閾值用于判斷CAN_L電平是“0”或“1”。

③ 設置總線波特率，即目前測試網絡的波特率，例如500 k波特。

④ 設置顯示模式，選擇“在視圖中”或“在窗口中”查看CAN數據。

In View: 在視圖中，在波形顯示窗口查看解碼之后的CAN數據。

In Window:在窗口中，在表格中查看解碼之后的CAN數據。

2.2僅從CAN高波形上進行解碼設置

將CAN網絡中的CAN_H端接入到示波器A通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網絡的GND連接探頭的負極。點擊PicoScope6工具菜單，選擇串行解碼功能,彈出串行解碼設置窗口。

圖　3

設置步驟如下：

① 設置A通道協(xié)議：CAN High。

② 設置CAN低判斷閾值，如3 V。該閾值用于判斷CAN_L電平是“0”或“1”。

③ 設置總線波特率，即目前測試網絡的波特率，例如500 k波特。

④ 設置顯示模式，選擇“在視圖中”或“在窗口中”查看CAN數據。

In View: 在視圖中，在波形顯示窗口查看解碼之后的CAN數據。

In Window:在窗口中，在表格中查看解碼之后的CAN數據。

2.3從CAN高波形和CAN低波形上同時解碼

① 將CAN網絡中的CAN_H端接入到示波器A通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網絡的GND連接探頭的負極。

② 將CAN網絡中的CAN_H端接入到示波器B通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網絡的GND連接探頭的負極。

注意：CAN_H和CAN_L使用的測試通道可以自由選擇。只是在進行解碼設置時，對應正確即可。

③ 點擊PicoScope6工具菜單，選擇串行解碼功能，彈出串行解碼設置窗口。

在一個窗口分別設置CAN_H和CAN_L的解碼設置，具體參考2.1和2.2節(jié)的設置,如圖4所示。

圖　4

3使用注意事項

Pico示波器進行串行解碼有一個技術難點：Pico示波器的解碼以完整的一個CAN數據幀為單位，即只有采集到完整的一幀CAN報文，才能將該數據幀完整地解析出來。

① 采集CAN_H和CAN_L波形時，注意時基的設置。即保證每一個波形頁面至少能夠采集到一個完整的數據幀，此時才能夠解析出CAN報文。對于CAN總線來說，時基設置在1 ms/div或者大于1 ms/div即可。

② 注意采樣率的設置，要保證采集到的波形不失真。例如CAN總線的波特率為500 kbps，那么采樣率只有大于1 Ms/s，才能夠采集到正確的波形(滿足奈奎斯特定律)。

收稿日期：(2015-09-06)