CAN XL总线测试与译码

 

什么是CAN XL？

CAN XL是第三代控制器局域网协议，建立在经典CAN和CAN FD网络的基础上，并支持向后兼容。它面向车载网络，使用单个差模总线连接多个控制器和传感器。由于高度的耐用性和对布线需求最小的总线拓扑结构，控制器局域网协议越来越多地进入新的工业应用。

CAN XL支持比其前代产品更高的数据比特率和更长的数据有效载荷，允许高达20Mbit/s的传输速率和高达每帧2048字节的传输速率。为了支持更高的数据传输速率，引入了一种新的CAN SIC XL收发器类型，用于提供高速数据传输所需的快速信号边沿、低振铃和对称性。

CAN XL仍可与混合模式总线上的典型CAN、高速CAN或CAN SIC收发器一起使用，或者如果应用不需要高比特率时也可一起使用。

更高的比特率和数据有效载荷能力使CAN XL能够弥合CAN FD和汽车以太网100BASE-T1之间的差距。CAN XL支持以太网隧道，旨在集成到TCP/IP网络系统中。

 

 

CAN XL的信号构成

CAN XL使用差分两线总线，由CAN高电平（H）和CAN低电平（L）信号组成。

实际信号的电压电平取决于总线拓扑结构和所使用的收发器类型（如：总线是仅由 CAN XL 器件组成，还是将 CAN XL 与经典 CAN 和/或 CAN FD 器件混合使用）。

CAN XL帧由仲裁段、XL数据段和第二个仲裁段组成。

 

图1 CAN XL帧结构

 

在仲裁段，帧位以“标称”比特率传输，通常高达 500kbit/s。XL 数据段通常以至少几兆比特/秒的更高比特率传输，称为 XL 数据比特率。

有两种逻辑状态：逻辑0和逻辑1。在总线空闲和仲裁段，逻辑 0 由“显性”状态表示，而逻辑 1 由“隐性”状态表示。

当总线未驱动时，会进入隐性状态；当至少有一个节点驱动总线时，会进入显性状态。这提供了一种仲裁机制，允许来自一个节点的显性位覆盖另一个节点传输的隐性位，每个节点在发送时必须主动读取总线状态，如果总线状态与传输的状态不匹配，则立即停止传输。在这种情况下，另一个节点“赢得”了仲裁。

仲裁只能在仲裁段进行，并且在CAN XL数据段一次只能有一个节点在总线上传输。

总线在隐性状态下空闲，CAN H和CAN L信号都在2.5V左右。注意其差分电压等于或接近于0。在显性状态下，CAN H被驱动至5V，而CAN L被驱动至0V，从而产生正差分电压。

 

CAN XL波形测试与串行译码

测试工具：虹科Pico4425A示波器（EP014）

 

图2 CAN总线示波器（EP014）

 

测得的CAN XL波形如下图。接下来，我们将在配套的PicoScope 7 Automotive软件中进行串行译码。

 

图3 CAN XL波形数据

 

CAN XL 译码工具包含在虹科PicoScope 7 Automotive软件中。要在 PicoScope 7 Automotive软件中译码 CAN XL 波形，请从【更多】工具菜单里选择并启动【串行译码】话框。如下图

 

图4 选择【更多】中的【串行译码】

 

在软件支持的协议列表里，选择【CAN XL】，然后点【下一步】。

 

图5 选择【CAN XL】

 

随后为CAN XL数据信号选择相应的输入通道，例如下图的A通道。数据源可以是来自CAN XL TXD 的信号、差分总线的CAN H 或 CAN L。

CAN XL译码只需要一个差分通道。但是，如果需要，也可以通过捕获CAN H和CAN L并使用数学通道来计算差分信号电压，并进行译码。数学通道可以用作译码器的数据源。

 

一旦选择了数据的来源通道，接着根据所测的CAN XL总线的参数来设置以下选项：

1

 阈值

一般设置为信号电压水平的中间值为阈值，即CAN XL的差分电压在0至5V之间变化，我们设置为2.5V的阈值。

2

 XL Data Bit Rate （XL数据比特率）

XL数据段所使用的波特率。

3

 FD Data Bit Rate （FD数据比特率）

比特率可切换（BRS=1）的CAN FD数据包，其数据段所用的波特率。如果总线上没有节点发送CAN FD数据，这个选项可以被忽略。

4

 Nominal Bit Rate (标称比特率)

CAN XL数据包仲裁段所使用的波特率。此设置也适用于总线上可能存在的任何经典CAN数据包和任何CAN FD数据包的仲裁段。

5

 Hing or Low (高或低)

所选择的数据来源是CAN高还是CAN低信号。如果是对CAN TXD进行译码，请选择CAN Low。

 

图6 配置CAN XL参数

 

配置完所有选项后，单击【下一步】进入【显示】选项卡。在【显示】选项卡中，根据需要配置以下字段：

1

 名称

设置译码器实例名称。PicoScope 会自动使用默认名称填充此名称，但你可以根据需要进行更新。

2

 图形显示格式

为原始的数据包选择一种在波形图上显示的数据格式。

3

 表格显示格式

为原始的数据包选择一种在译码器输出表格里显示的数据格式。

4

 表格内容

选择让表格只显示当前缓冲区里的数据，还是显示所有缓冲区里的数据。

5

 时间标尺间解码

如果设置了时间标尺，译码器将仅解码两条时间标尺之间的数据。

 

图7 配置显示字段

 

到此，你可点击上图的【完成】，完成所有设置，软件即开始译码。

 

图8 CAN XL译码结果