如何自动测量CAN收发器的延迟时间？

 

在CAN总线系统的设计中，物理层的延迟主要来源于收发器，它影响到系统的性能以及系统响应能力，过大的延迟会导致系统无法应用较高的波特率、总线位错误频发、通信时序异常等，通过在线测量和评估CAN收发器的延迟时间，能在设计初期验证系统的延迟参数是否满足预期，也能用于验证产品是否合符标准要求，确保设备物理层特性的一致性。
 

 

测量原理

ZPS-CANFD的收发器时序特性测量功能，主要是对CAN收发器的TX到CAN差分，CAN差分到RX通信回路相关延迟时间进行测量，包含的测量项目有：tLOOP、tBit(Bus)、tBit(RXD)、ΔtRec、tPHL_Tx、tPLH_Tx、tPLH_Rx、tPHL_Rx。其每个测量项目的定义，如表 1所列：

表 1  测量项目介绍

 

 

测量项目	定义
tLoop	指TXD到RXD的延迟时间，即收发器的环路延迟时间，包括tLoop1和tLoop2两个测量项目，前者测量的是TXD下降沿30%处到RXD下降沿30%处的时间，后者测量的是TXD上升沿70%处到RXD上升沿70%处的时间。
tBit(Bus)	指TXD端一个隐性位电平在差分总线的呈现长度，测量的是CANDIFF下降沿0.5V处到上升沿0.9V处的时间。
tBit(RXD)	指TXD端一个隐性位电平经过总线返回RXD端呈现的长度，测量的是RXD上升沿70%处到下降沿30%处的时间。
ΔtRec	指tBit(RXD)和tBit(Bus)的差值，即ΔtRec= tBit(RXD)- tBit(Bus)。
tpHL_Tx	指TXD到CANDIFF隐性的延迟时间，测量的是TXD上升沿70%处到CANDIFF下降沿0.5V处的时间。
tpLH_Tx	指TXD到CANDIFF显性的延迟时间，测量的是TXD下降沿30%处到CANDIFF上升沿0.9V处的时间。
tpLH_Rx	指CANDIFF隐性到RXD的延迟时间，测量的是CANDIFF下降沿0.5V处到RXD上升沿70%处的时间。
tpHL_Rx	指CANDIFF显性到RXD的延迟时间，测量的是CANDIFF上升沿0.9V处到RXD下降沿30%处的时间。

根据ISO11898-2-2016标准要求，以上测量项目的测量方法，如图 1所示：即根据标准要求，需要在一帧报文数据中找到前面有5个连续显性位的隐性位作为测量位置，然后再根据测量阈值进行相关测量项目的测量。

图1  ISO11898标准中收发器时序特性项目测量方法

实测步骤

ZPS-CANFD集成了收发器时序特性测量功能，能对外部DUT的CAN收发器进行相关的测试，也能用于ZPS内部集成收发器参数进行自测和评估。本章节中的实测步骤，以外部收发器时序特性测量为例，进行相关的介绍。第一步，按照图 2连接方式，将DUT的TXD、RXD、CAN信号分别和ZPS-CANFD的高速模拟通道DSO1、DSO2、CAN1 OUT连接；

图2  外部收发器时序特性测量框图

注：1、连线尽可能短，一般不超过35cm，这样能降低容性负载对测量结果的影响。2、尽可能使用双绞线或者屏蔽信号线，能提升信号质量减少扰动。第二步，打开ZView软件，点开【CAN1】通道参数设置界面，设置波特率、终端电阻及工作模式等。注意，本测试必须将采样比设置到最大值才能保证测量结果精度；

图3  CAN参数设置

第三步，开启“CAN1”通道；

图4  CAN1通道开启

第四步，点击【分析】菜单，打开【收发器时序特性测量】功能，然后先进行相关参数的设置。例如对DUT的收发器进行时序特性测量时，需要将收发器选择为“外部收发器”，同时TX、RX的上升/下降阈值需根据DUT收发器手册要求设置，以确保测量结果的准确性；

图5  外部收发器时序特性分析参数设置

第五步，点击“下一步”，然后再点击“开始”按钮，即可测量出所有测量项目的结果，如图 6所示。

结果是否符合预期，可对比对应的收发器手册中相关参数的标定范围。

图6  结果展示

 

总结

ZPS-CANFD是适用于CANFD、CAN、LIN总线的测量测试仪器，支持总线数据的发送和接收，高层协议解析及诊断，能对CANFD、CAN总线物理层电气信号实时采集和记录，并附带有高速模拟通道、通用数字IO及模拟IO，通过提供的硬件接口及软件功能，用户能够便捷地构建总线信号测量与分析、节点功能仿真及测试、网络可靠性诊断及评估等。