CAN物理層調試基礎知識及舉例

　　CAN物理層基礎知識

　　一旦完成所有基礎檢查，就可以檢查CAN物理層的核心CAN總線了。收發器的兩個關鍵組件便是接收器和發射器。發射器被稱作CAN的驅動器。通過VCC/2共模點（約2.5V）對CAN物理層偏置，見圖4。

　　圖4：簡易CAN總線收發器

　　發收器將單端數字邏輯信號、TXD（或者D）和RXD（或者R）轉換為差分CAN總線所要求的電平。當總線為顯性時，在接收節點，其CAN標準定義的差分電壓（Vdiff（D））大于1.2V，并且處于邏輯低狀態。當總線為隱性時，在接收節點，其CAN標準定義的差分電壓（Vdiff（R））為 -120mV≤（Vdiff（R））≤ 12 mV，并且處于邏輯高狀態。兩種總線狀態均通過收發器內共模網絡偏置。圖5顯示了典型的總線層級。

　　圖5：CAN總線狀態

　　對總線進行調試時，最為有用的工具之一便是示波器。盡管單通道示波器便可看到信號，但最好還是用雙或者四通道。理想情況下，可同時看到TXD、RXD、 CANH和CANL，以確保收發器和總線性能如預期。進行初次調試時，只需一個低帶寬示波器，因為標準CAN被限定在1Mbps。（在不遠的將來，在引入擁有靈活數據速率的CAN以后，這種情況將有所改變。）如果該節點正發送數據比特流，則可在TXD輸入端看到輸入數據。差分CAN總線引腳（CANH/CANL）存在傳輸延遲，同時還存在RXD輸出傳輸延遲。在CAN中，這些延遲均為循環時間，或者說循環延遲。如果該節點正在接收，則TXD 閑置；但是總線和RXD輸出會顯示CAN幀。

　　為了演示基礎CAN總線工作情況，圖6顯示了一個示波器，它擁有兩個模擬通道和兩個數字通道，以及一個函數生成器。CAN總線由兩個 SN65HVD255D EVM組成，每個在總線上的端接電阻均為120Ω。示波器函數生成器連接至頂部EVM的TXD輸入引腳。圖7中，數字通道1顯示了CANH信號（藍色）；模擬通道2顯示了CANL信號（黃色）；數字通道2顯示了RXD信號（綠色）。盡管該示波器的精確度很低，但這個簡單的測試表明，該CAN物理層的表現在總體上符合我們的預期。

　　圖6：兩個EVM的CAN總線調試

　　圖7：TI CAN EVM信號

　　圖 8顯示了該示波器和用于調試TI CAN演示系統的探針裝置。該節點使用菊形鏈，并使用CANopen D-SUB 9針連接器。一個總線外接頭連接器位于圖8左上方。利用它，我們可以輕松地連接模擬示波器探針至CAN總線的CANH和CANL引腳以及GND。由于探針過大，無法抓住中間CAN節點的TXD和RXD IC引腳，因此可通過連接至探針的芯片鉤和一小段電纜，將這些引腳連接至示波器的數字通道。另一種方法是，給每個收發器焊接一小段線，這樣示波器探針便可更容易地連接。

　　圖8：TI CAN演示系統調試

　　圖 9顯示了示波器獲得的CAN信號詳細情況。盡管這些信號的分辨率和精度均不高，但它們可以幫助確定需要了解CAN節點工作的那些信息。中間節點的TXD觸發了示波器；CANH和CANL信號差異符合預期；在CAN構架端可清楚地看到高差分電壓的收到確認（ACK）位。該高壓為同時并行產生ACK位的多個 CAN節點的結果。輕松找出ACK位的另一個方法是其存在于RXD信號中而非TXD信號中，這意味著它由另一些節點產生。

　　圖9：TI CAN演示系統的信號

　　CAN調試例子

　　圖10顯示了一個CAN演示系統，在PCB右邊，連接至菊形鏈輸出的CANH線路被損壞。出現這種情況的原因是，系統后面的一個固定螺栓摩擦PCB，而在幾年的時間里該系統被運輸至世界各地。當系統通過菊形鏈總線接口連接至其他CAN節點時，便故障無法工作。