如何使用DSLogic分析CAN/CAN-FD 信号？

一 文档介绍

本文将一步步介绍如何使用DSLogic逻辑分析仪采集并分析 CAN/CAN-FD 信号，因为 CAN 信号的测量和 CAN-FD 的大致一样，所以下文以 CAN-FD 举例，在有区别之处，将会做特别说明。

此次演示的案例特征为：

仲裁域波特率 500Kbps

数据域波特率 1Mbps

发送 “01 23 45 67 89 AB CD EF ….(其余数据位补0)” 共 64 位数据到 ID 地址”0x100″。

二 需要测量哪几个信号

CAN-FD 协议是半双工的，在 MCU 端使用 TX/RX 进行收发信号，发送端并不是通过 TX/RX 直接接到别的节点的 MCU ，而是先将 TX/RX 接入到 CAN-FD 收发器，将 TTL 电平转换为差分信号 CAN-FD_H和 CAN-FD_L，测量信号时需要注意接的是 TTL 逻辑端，还是 CAN-FD 总线端。

图1 MCU与收发器结构

 

所以，如果你要测量 TTL 信号，则将探头接入到 TX 引脚，如果要测量总线端信号，则接入到 CAN-FD_L ，你可能要问，可以接入到 CAN-FD_H ？单独观察波形的话，是可以的，但因为我们是使用逻辑分析仪对信号进行解码，而 CAN-FD_L 的电平变化和 TTL 端的电平变化是一致的，CAN-FD_H 和 TTL 端是反相的，所以为了方便对比观察解码结果，要接入 CAN-FD_L。

三 信号的实际模样

逻辑分析仪分析的是数字信号，在采集分析之前，我们推荐先用示波器观察下信号实际是什么样子的，对真实波形有一个基本的认知。

下面我们使用璞石示波器来完成捕获模拟波形的演示。

3.1 MCU 侧 TTL 信号

测 TTL 时探头接 TTL 信号，探头使用 X1 挡位，探头接地夹接逻辑端的参考地，一般是 MCU 的 GND 引脚，此处是使用接地弹簧接 GND。

图2 探头测试 TX 信号

 

示波器 0 通道探头放在靠近 MCU 的 TX 引脚处，夹子接逻辑侧参考地，启动 CAN-FD 发送数据，按下 AUTO，捕获波形，如下图所示。

图3 示波器显示 TX 信号

 

可以看到这是一个符合 TTL 标准，幅度为 3.4V 的波形。

3.3 收发器侧差分信号

因为在电路设计中一般都会对总线端的电源做隔离，所以在测 CAN-FD 时，两个探头分别接 CAN-FD_H 和 CAN-FD_L 信号，但是探头接地夹需要接总线端的参考地，一般是 CAN-FD 收发器芯片的 GND 引脚，不要接到 MCU 的 GND 上去了。

图4 探头测试差分信号

 

图 4 左边三个座子依次为 CAN-FD_H，GND，CAN-FD_L。

示波器 0 通道探头放在 CAN-FD_H，接地弹簧接总线侧参考地 。示波器 1 通道探头放在 CAN-FD_L，接地弹簧接总线侧参考地，启动 CAN-FD 发送数据，按下 AUTO，捕获波形，将波形光标重合在一起，如下图所示。

图5 差分信号

 

可以看到 CAN-FD 中空闲时差分电平压差为 0，当 CAN-FD_L 出现低电平时开始数据的传输。可以看到CAN-FD_L的波形和TTL端的信号是同向的，而CAN-FD_H的波形和TTL端的信号是反向的。

同时，也可以观察到CAN-FD信号高低电平的特殊之处，以CAN-FD_L为例，它的低电平并不是0V。通常标准CAN/CAN-FD总线信号的L端低电平为1.5V，高电平为2.5V。

也有一些CAN系统，总线信号的电平和标准不太一致，这也是为什么我们推荐先用示波器观察实际波形的原因。因为在使用逻辑分析仪分析波形时，需要设置正确的“阈值”电压，逻辑分析仪才能采集到正确的信号。

四 信号的采样与解码

在示波器上可以观察到信号的波形质量，但是示波器不擅长长时间抓取波形，同时进行解码分析。所以当想要分析协议通讯的内容时，使用DSLogic逻辑分析仪是最合适的工具。

4.1 信号的连接

在DSLogic Plus中，可以选择任意通道对波形进行采集。我们使用 1 通道来采集 CAN-FD_L 信号。

连接排线至逻辑分析仪的采样端口，图 6 显示了排线和通道的对应关系。

图6 排线与逻辑分析仪的连接

 

连接 1 通道至 CAN-FD_L，黑色信号线为接地信号线,连接 CAN-FD 收发器的 GND。连接效果如图。

图7 连接信号

 

4.2 采样设置

打开 DSView，在左上角点击“选项”，按照图4 参数设置，其中关于阈值电压，在图5 中，我们可以看到通讯波形中 CAN-FD_L 的电压范围大致在 1.5V – 2.5V 之间，所以阈值可以设置为 2V 左右。

采样率一般推荐设置为波形最大速率的 10 倍。例如此处选择 10MHz采样率进行采集分析。

通道选项的所有选项都符合我们的要求，我们选择就选第一个。其他选项保持默认，点击确定。

图8 选项设置

 

设备选项设置完成后，采样时间这里设置为 5ms，在”模式“中，我们选择“单次”。关键的阈值、采样时间和采样率设置完成后，我们接下来设置触发方式。

从图5 可以看到 CAN-FD_L 出现下降沿开始通讯，所以我们设置触发方式为下降沿触发，点击1 通道左侧的下降沿标识，显示为蓝色则为下降沿触发。

图9 触发设置

 

完成以上接线和设置后，其他设置保持默认，点击 DSView 菜单栏的“开始”，此时逻辑分析仪正在等待触发波形的出现，然后启动 CAN-FD 传输，触发后等待波形采集完成。

以上是对 CAN-FD 的采样设置，对于 CAN 波形的测试，可以和 CAN-FD 的一致。

4.3 解码设置

波形采集完成后会在软件界面显示，此时可以对波形进行解码操作，具体操作是点击菜单栏的“解码”按钮，在协议框中输入“CAN”，点选在下方出现的”CAN-FD“，在弹出的解码设置中进行解码设置。

图10 解码设置

 

右侧带有眼睛图标的选项表示是否要在解码中查看这些内容，默认是要查看，如果不想看到相关内容，将其勾选掉即可。

在”CAN“选项中选择连接 CAN-FD_L 信号的通道，我们的通道是 1 通道，所以选择 1。

“Nominal bitrate” 表示仲裁段波特率，我们的信号是 500Kbps，所以输入 500000。

“Fast bitrate” 表示数据段波特率，我们的信号是 1Mbps，所以输入 1000000。

“Sample point” 表示采样点位置，在 MCU 对 CAN/CAN-FD 协议进行配置时，不同的厂家采样点设置不一样，一般采样点设置在 70% ，请根据实际情况设置。

如果在波形中插入了光标，可以使用光标来限制解码的范围，默认是对所有波形进行解码。

图11 解码器选项

 

解码成功后对波形展开，配合协议列表显示，可以知道我们对地址为”0x100″的设备发送了“01 23 45 67 89 AB CD EF”等数据。

图12 解码结果

 

对于 CAN 波形的测试， 只需要设置一个”bitrate” 即可，其他操作和设置与 CAN-FD 的一致。