【经验】如何使用DSLogic分析CAN/CAN-FD信号?
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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。
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。
3.1MCU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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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