采樣點(diǎn)測試的原理和設(shè)計

　　采樣點(diǎn)是接收節(jié)點(diǎn)判斷信號邏輯的位置，采樣點(diǎn)對CAN總線來說極其重要，尤其是在組網(wǎng)的時候，多個節(jié)點(diǎn)盡量保持同一個采樣點(diǎn)，若網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)采樣點(diǎn)不一致會導(dǎo)致同樣的采樣頻率出現(xiàn)采樣錯誤，進(jìn)而會使整個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障。

　　01 采樣點(diǎn)的規(guī)則及原理

　　CAN 協(xié)議里將一個位時間分為同步段、傳播段、相位緩沖段 1 和相位緩沖段 2。這些段又由稱之為Time Quantum(以下稱為Tq)的最小時間單位構(gòu)成。1位由多少個Tq構(gòu)成、每個段由多少個Tq構(gòu)成等是可以設(shè)定的。通過設(shè)置bit時序，使得可以設(shè)定一個采樣點(diǎn)以使總線上多個單元可同時采樣，所謂采樣點(diǎn)就是在這一時刻總線上的電平被鎖存，這個鎖存的電平作為位的值。采樣點(diǎn)的位置在相位緩沖段1(PBS1)的結(jié)束處。

　　圖1 CAN 位時間結(jié)構(gòu)圖

　　同步段(SS)：多個連接在總線上的單元通過此段實現(xiàn)時序調(diào)整，同步進(jìn)行接收和發(fā)送工作，邊沿包含在此段中;

　　傳播時間段(PTS)：用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)上所有的物理延遲;

　　相位緩沖段1(PBS1)和相位緩沖段2(PBS2)：當(dāng)信號邊沿不能被包含于(SS)段中時，可在此段進(jìn)行補(bǔ)償;

　　采樣點(diǎn)：讀取并解釋總線上各位值的一個時間點(diǎn)。

　　采樣點(diǎn)位置如圖1所示，它是讀取總線電平，并將讀到的電平作為位值的點(diǎn)，所以從一個位的開始到采樣點(diǎn)的時間占一個完整位的總時間的百分比就是所求的采樣點(diǎn)的值：sample =(1+TSEG1)/(1+TSEG1+TSEG2)。

　　02 采樣點(diǎn)測試原理

　　測試原理：波特率采樣點(diǎn)是CAN節(jié)點(diǎn)判斷位邏輯值的判斷點(diǎn)。采用干擾的手段，將采樣點(diǎn)位置的邏輯電平破壞，則這個CAN報文將出現(xiàn)錯誤。以此就可以確定干擾的位置為采樣點(diǎn)位置。如圖2所示，使用我們的CANScope-Pro的錯誤與干擾功能，可以調(diào)整需要翻轉(zhuǎn)的位偏移時間與持續(xù)時間，發(fā)送此錯誤的報文給DUT。通過遞進(jìn)式移動干擾位置，查看總線出現(xiàn)錯誤幀的情況，則出現(xiàn)錯誤幀的偏移時間(圖中紅色箭頭)為采樣點(diǎn)位置。

　　圖2 采樣點(diǎn)測試原理

　　本測試使用CANScope-Pro和CANScope-StressZ。需要DUT上電后，初始化控制器后，不發(fā)送CAN報文，方便進(jìn)行測試。CANScope可以勾選總線應(yīng)答。如圖所示，進(jìn)行測試連接。使能CANScope-StressZ的RHL為60歐。

　　圖3 采樣點(diǎn)測試連接

　　執(zhí)行CANScope-Pro的“采樣點(diǎn)測試”功能，如圖4所示。點(diǎn)擊開始測試后。

　　圖4 采樣點(diǎn)測試

　　稍等片刻，即可出現(xiàn)測試結(jié)果，如圖5所示，測試出來的采樣點(diǎn)結(jié)果為85%～95%。

　　圖5 采樣點(diǎn)測試結(jié)果

　　03 常規(guī)采樣點(diǎn)的設(shè)計

　　采樣點(diǎn)對CAN總線來說非常重要，在組網(wǎng)的時候，多個節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量保持同一個采樣點(diǎn)，且最好在但不超過7/8位時間點(diǎn)上，標(biāo)準(zhǔn)中也給了如下幾個例子。

　　關(guān)于采樣點(diǎn)的計算：

　　sample =(1+TSEG1)/(1+TSEG1+TSEG2)。

　　例如上面的計算舉例：晶振時鐘頻率16M， SJW為1個Tq， TSEG1 為13， TSEG2為2，則采樣點(diǎn)計算帶入上面的公式，sample =(1+13)/(1+13+2)=87.5%。

　　最后建議大家盡可能的把采樣點(diǎn)設(shè)置為 CiA 推薦的值：

　　當(dāng)波特率 > 800K采樣點(diǎn)75%;

　　當(dāng)波特率 > 500K采樣點(diǎn)80%;

　　當(dāng)波特率 <= 500K采樣點(diǎn)87.5% 。

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