CAN XL總線測試與譯碼

什么是CAN XL？

CAN XL是第三代控制器局域網協(xié)議，建立在經典CAN和CAN FD網絡的基礎上，并支持向后兼容。它面向車載網絡，使用單個差模總線連接多個控制器和傳感器。由于高度的耐用性和對布線需求最小的總線拓撲結構，控制器局域網協(xié)議越來越多地進入新的工業(yè)應用。

CAN XL支持比其前代產品更高的數據比特率和更長的數據有效載荷，允許高達20Mbit/s的傳輸速率和高達每幀2048字節(jié)的傳輸速率。為了支持更高的數據傳輸速率，引入了一種新的CAN SIC XL收發(fā)器類型，用于提供高速數據傳輸所需的快速信號邊沿、低振鈴和對稱性。

CAN XL仍可與混合模式總線上的典型CAN、高速CAN或CAN SIC收發(fā)器一起使用，或者如果應用不需要高比特率時也可一起使用。

更高的比特率和數據有效載荷能力使CAN XL能夠彌合CAN FD和汽車以太網100BASE-T1之間的差距。CAN XL支持以太網隧道，旨在集成到TCP/IP網絡系統(tǒng)中。

CAN XL的信號構成

CAN XL使用差分兩線總線，由CAN高電平（H）和CAN低電平（L）信號組成。

實際信號的電壓電平取決于總線拓撲結構和所使用的收發(fā)器類型（如：總線是僅由 CAN XL 器件組成，還是將 CAN XL 與經典 CAN 和/或 CAN FD 器件混合使用）。

CAN XL幀由仲裁段、XL數據段和第二個仲裁段組成。

圖1 CAN XL幀結構

在仲裁段，幀位以“標稱”比特率傳輸，通常高達 500kbit/s。XL 數據段通常以至少幾兆比特/秒的更高比特率傳輸，稱為 XL 數據比特率。

有兩種邏輯狀態(tài)：邏輯0和邏輯1。在總線空閑和仲裁段，邏輯 0 由“顯性”狀態(tài)表示，而邏輯 1 由“隱性”狀態(tài)表示。

當總線未驅動時，會進入隱性狀態(tài)；當至少有一個節(jié)點驅動總線時，會進入顯性狀態(tài)。這提供了一種仲裁機制，允許來自一個節(jié)點的顯性位覆蓋另一個節(jié)點傳輸的隱性位，每個節(jié)點在發(fā)送時必須主動讀取總線狀態(tài)，如果總線狀態(tài)與傳輸的狀態(tài)不匹配，則立即停止傳輸。在這種情況下，另一個節(jié)點“贏得”了仲裁。

仲裁只能在仲裁段進行，并且在CAN XL數據段一次只能有一個節(jié)點在總線上傳輸。

總線在隱性狀態(tài)下空閑，CAN H和CAN L信號都在2.5V左右。注意其差分電壓等于或接近于0。在顯性狀態(tài)下，CAN H被驅動至5V，而CAN L被驅動至0V，從而產生正差分電壓。

CAN XL波形測試與串行譯碼

測試工具：虹科Pico4425A示波器（EP014）

圖2 CAN總線示波器（EP014）

測得的CAN XL波形如下圖。接下來，我們將在配套的PicoScope 7 Automotive軟件中進行串行譯碼。

圖3 CAN XL波形數據

CAN XL 譯碼工具包含在虹科PicoScope 7 Automotive軟件中。要在 PicoScope 7 Automotive軟件中譯碼 CAN XL 波形，請從【更多】工具菜單里選擇并啟動【串行譯碼】話框。如下圖

圖4 選擇【更多】中的【串行譯碼】

在軟件支持的協(xié)議列表里，選擇【CAN XL】，然后點【下一步】。

圖5選擇【CAN XL】

隨后為CAN XL數據信號選擇相應的輸入通道，例如下圖的A通道。數據源可以是來自CAN XL TXD 的信號、差分總線的CAN H 或 CAN L。

CAN XL譯碼只需要一個差分通道。但是，如果需要，也可以通過捕獲CAN H和CAN L并使用數學通道來計算差分信號電壓，并進行譯碼。數學通道可以用作譯碼器的數據源。

一旦選擇了數據的來源通道，接著根據所測的CAN XL總線的參數來設置以下選項：

1

閾值

一般設置為信號電壓水平的中間值為閾值，即CAN XL的差分電壓在0至5V之間變化，我們設置為2.5V的閾值。

2

XL Data Bit Rate （XL數據比特率）

XL數據段所使用的波特率。

3

FD Data Bit Rate （FD數據比特率）

比特率可切換（BRS=1）的CAN FD數據包，其數據段所用的波特率。如果總線上沒有節(jié)點發(fā)送CAN FD數據，這個選項可以被忽略。

4

Nominal Bit Rate (標稱比特率)

CAN XL數據包仲裁段所使用的波特率。此設置也適用于總線上可能存在的任何經典CAN數據包和任何CAN FD數據包的仲裁段。

5

Hing or Low (高或低)

所選擇的數據來源是CAN高還是CAN低信號。如果是對CAN TXD進行譯碼，請選擇CAN Low。

圖6配置CAN XL參數

配置完所有選項后，單擊【下一步】進入【顯示】選項卡。在【顯示】選項卡中，根據需要配置以下字段：

1

名稱

設置譯碼器實例名稱。PicoScope 會自動使用默認名稱填充此名稱，但你可以根據需要進行更新。

2

圖形顯示格式

為原始的數據包選擇一種在波形圖上顯示的數據格式。

3

表格顯示格式

為原始的數據包選擇一種在譯碼器輸出表格里顯示的數據格式。

4

表格內容

選擇讓表格只顯示當前緩沖區(qū)里的數據，還是顯示所有緩沖區(qū)里的數據。

5

時間標尺間解碼

如果設置了時間標尺，譯碼器將僅解碼兩條時間標尺之間的數據。

圖7 配置顯示字段

到此，你可點擊上圖的【完成】，完成所有設置，軟件即開始譯碼。

圖8 CAN XL譯碼結果