本文導(dǎo)讀

為提升CAN/CAN FD網(wǎng)絡(luò)的通信可靠性，各節(jié)點需盡可能配置合適且一致的采樣點。然而在設(shè)備CAN通信采樣點參數(shù)未知的情況下，如何驗證各節(jié)點采樣點設(shè)置的一致性？本文結(jié)合ZPS-CANFD設(shè)備的采樣點測量功能，介紹其測量原理及具體操作流程。

采樣點是CAN/CAN FD控制器在一個位時間（bit time）內(nèi)讀取總線電平、判斷位邏輯值（顯性/隱性）的關(guān)鍵位置。如果采樣點位置不合理，可能導(dǎo)致通訊距離不達標、預(yù)期電平錯誤等異常的產(chǎn)生，進而影響系統(tǒng)通信穩(wěn)定性。

因此，合理配置采樣點，確保網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點采樣點一致至關(guān)重要。

采樣點定義

采樣點是CAN/CANFD控制器讀取并判斷總線上各位邏輯值的一個時間點，也就是說一個位時間內(nèi)從采樣點的位置讀取一個電平信號，以此確定這個“位”的顯隱性。CAN/CANFD控制器的最小時間周期稱作時間量子（Tq），它是通過對芯片晶振周期進行分頻而得來的，一個位時間有若干個Tq組成，同時根據(jù)功能分為四個階段：同步段、傳播段、相位緩沖段1和相位緩沖段2，如圖 1所示。
圖1 位時間結(jié)構(gòu)圖

四個階段功能介紹如下：

• 同步段：位定時的時間基點，用于捕捉邊沿跳變，通常為1Tq。
• 傳播段：用于補償網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的信號傳播延遲，長度必須大于等于2倍的信號傳播時間，其可編程，通常是(1-8Tq)。
• 相位緩沖段1和相位緩沖段2：用于必要的重同步補償。作用方式為加長相位緩沖段1或者縮短相位緩沖段2。

由圖1可看到采樣點的位置，它位于相位緩沖段1的結(jié)束位置，其計算公式如下：

采樣點測量原理

ZPS-CANFD節(jié)點采樣點測量方法，以DUT作為接收節(jié)點，使用ZPS-CANFD發(fā)送某一位從后往前逐步被干擾脈沖干擾后的報文，直到DUT發(fā)送錯誤幀來判斷出現(xiàn)了采樣錯誤，進而確認DUT采樣點位置，也就是從錯誤幀波形數(shù)據(jù)中找到被干擾的位，然后測量出這個位未被干擾部分的脈寬作為分子，位時間作為分母，然后計算出結(jié)果，最后經(jīng)過統(tǒng)計的方法得出采樣點的位置。

為了減少采樣點測量的誤差，從DUT的視角去判斷出現(xiàn)錯誤幀的時間點，所以需要拿到DUT的RX波形作為數(shù)據(jù)源進行采樣點的計算。ZPS-CANFD節(jié)點采樣點測量功能，既可以支持CAN節(jié)點采樣點的測量，也可以支持CANFD節(jié)點的采樣點測量，所以分為仲裁域采樣點測量和數(shù)據(jù)域采樣點測量。當進行仲裁域采樣點測量時，ZPS-CANFD發(fā)送標準CAN幀，當進行數(shù)據(jù)域采樣點測量時，ZPS-CANFD發(fā)送變速CANFD幀，具體的測量流程如下：1)將發(fā)送幀中數(shù)據(jù)場的第一個字節(jié)的第四位作為固定干擾位，并設(shè)置干擾脈寬；2)ZPS-CANFD發(fā)送滿足條件的干擾報文若干幀，觀察是否出現(xiàn)錯誤幀；

若無錯誤，按照選擇的測量算法對應(yīng)步進值逐步往前移動干擾脈寬，重復(fù)以上步驟，直到DUT發(fā)送錯誤幀為止，進而判斷為采樣點位置。

圖2 干擾脈寬步進流程

ZPS實測步驟

DB9板卡 vs 傳統(tǒng)方案通過ZPS-CANFD的采樣點測量功能對CAN/CAN FD網(wǎng)絡(luò)上的各節(jié)點進行采樣點測量，進而判斷各節(jié)點的采樣點是否設(shè)置一致。下面以實測某DUT采樣點（仲裁域采樣點為80%，數(shù)據(jù)域采樣點為75%）的步驟為例，進行相關(guān)的介紹。第一步，按照圖 3連接方式，將DUT的RX、CAN信號分別和ZPS-CANFD的高速模擬通道DSO1、CAN1 OUT通道連接；

圖3 節(jié)點采樣點測試框圖

第二步，打開ZView軟件，點開【CAN1】通道參數(shù)設(shè)置界面，設(shè)置波特率、采樣點、終端電阻、工作模式及采樣比等參數(shù)；

圖4 CAN參數(shù)設(shè)置

注：1、ZPS-CANFD的采樣點設(shè)置時，建議設(shè)置和DUT的采樣點一致，尤其是測試變速CANFD幀的采樣點時，因為BRS位和CRC界定符位位寬的特殊性，設(shè)置不一致可能會出現(xiàn)通信錯誤，進而導(dǎo)致采樣點測試無法進行。另外采樣點設(shè)置一致，在報文解碼時，可以以DUT的采樣點進行解碼，更好分析錯誤幀。

2、采樣比必須設(shè)置到最大，否則會影響測量精度。

3、要保證總線上的終端電阻是60Ω。

第三步，點開【CH1】通道參數(shù)設(shè)置界面，將輸入信號源改為“DSO_1”，耦合方式設(shè)置為“直流耦合”，如圖5所示：

圖5 CH1輸入信號源修改為DSO_1

第四步，開啟“CAN1”通道；

第五步，點擊【分析】菜單，打開【節(jié)點采樣點測試】功能，進行硬件相關(guān)配置，其它參數(shù)默認即可，然后點擊“下一步”；

圖6 節(jié)點采樣點測試參數(shù)設(shè)置

注：1、RX數(shù)據(jù)源選擇要和步驟三一致；

2、RX上升/下降閾值需參考控制器手冊設(shè)置。
第六步，分別點擊“開始”按鈕，即可測量出仲裁域和數(shù)據(jù)域采樣點的結(jié)果。

圖7 仲裁域采樣點測量結(jié)果

圖8 數(shù)據(jù)域采樣點測量結(jié)果

采樣點測量結(jié)果是如何計算的呢？我們結(jié)合圖8、圖9對此問題進行回答。

單擊數(shù)據(jù)域采樣點測試結(jié)果界面的最后一行數(shù)據(jù)，可關(guān)聯(lián)到因干擾到DUT的采樣點而報出錯誤的第一幀錯誤報文及對應(yīng)的波形，然后在RX波形中找到干擾位，并測量其未被干擾脈寬為750ns，然后根據(jù)公式計算=750ns/1000ns=75%，最后再對結(jié)果進行統(tǒng)計，得出采樣點結(jié)果。

圖9 干擾到采樣點后的第一幀錯誤幀及波形注：采樣點結(jié)果統(tǒng)計方法請參考ZPS-CANFD用戶手冊相關(guān)描述。