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如何高效进行CAN总线故障排查?

随着CAN总线在轨道交通、医疗电子和楼宇安防等领域广泛应用。CAN总线的故障排查问题也逐渐成为众多工程师关注的焦点。实际工程现场中,当CAN总线发生故障时,许多人都可能会无从下手,此时就需要一个高效实用的工具进行快速地故障定位与排查。下面将介绍如何使用CANScope总线综合分析仪对CAN网络通信正确性、可靠性、合理性进行多角度全方位的评估,帮助工程师快速定位故障节点,从而轻松解决CAN总线应用的各种问题。
工具/原料

CANScope总线综合分析仪、电脑、Win7/Win10操作系统、上位机软件CANScope。

典型应用

CANScope总线分析仪是CAN总线故障排查与解决的实用工具,目前已成功为高速铁路、地铁、医疗、工程机械、航空航天、楼宇安防、电梯控制、煤矿安全等场合排除各种故障。

接口说明
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接线端CANScope的背面接线端如图2所示。

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下表1为接线端说明列表。

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端口CANScope的背面接线端如图2所示。

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下表2为接线端说明列表。

上位机软件CANScope安装
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下载对应安装程序启动对应安装文件,并点击“下一步“进行安装。如图3所示。

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按照安装指导完成安装。如图4所示。

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上位机CANScope界面如图4所示。

硬件连接说明
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CANScope总线分析仪接入被测系统的连接示意图如下图4所示。

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USB连接:一端连接PC,另一端连接CANScope背面USB端口。PORT插头:排插口接至CANScope主机PORT口,电缆连接端接M12通信电缆线。M12通信电缆连接:M12插座接至Port插头的电缆连接端,测试夹(黄色CANH、绿色CANL、系统地)接被测信号,即M12的CAN_H与被测系统的CAN_H相连,CAN_L与被测系统的CAN_L相连。

排查指南
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故障定位——测波特率排查位定时异常节点如果波特率不匹配或者波特率有所偏差,会导致识别信号的错误,造成无法通讯或者通讯异常。将CANScope接入总线,打开对应软件,使能侦测波特率,等待自动匹配结果。如图所示。一旦波特率有所偏差就会导致 出错的概率大大增加,重发的无效数据次数增多,数据传输延迟 等现象。

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质量评估——总线信号质量评估用户可以使用菜单栏上的信号质量功能,快速评估总线节点的物理层质量。

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数据亚健康分析——流量分析与总线利用率排查虽然CAN报文ID有优先级的区分,但如果高优先级一直占用总线,导致低优先级的节点就无法发出数据,这就是堵塞现象。所以控制流量,防止堵塞是总线健康正常通讯的基本要素。

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干扰分析——排查干扰导致的通讯异常排查干扰是我们检查和评估CAN总线通讯异常的必需步骤。一般干扰分为 正弦 频率干扰与周期脉冲干扰。针对前者CANScope提供FFT分析,可以很方便地看出干扰频率。

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眼图分析——信号幅值排查及眼图追踪一般来说差分电平(CANH-CANL)的幅值只有大于0.9V才能被100%识别成显性电平,同理如果幅值低于0.9V就有被识别出隐形电平的可能。

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延迟异常——总线延迟导致的通讯异常总线传输延迟,如果CAN的重同步也不足以弥补这个延迟,就会导致采样错误,最终 CRC校验错误。

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带宽分析——带宽测量排查导线是否匹配传输主要体现在下降沿非常缓,这主要是网线的分布电容很大,显性电平回到隐性电平需要的放电时间加大。对信号来说就是会缩短隐性电平时间,容易导致位错误。

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模拟阻抗——评估总线阻抗、感抗、容抗对信号质量的影响为了更好发现故障,我们将测量总线的特征阻抗,分布电容,导线感抗。用实实在在的现象来解释问题,才能更好地解决问题。

常见问题
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CANScope测试CAN信号时,为什么波形解码显示的有错误,而对应的报文显示却是绿色的(无错误)呢?答:解码显示错误是因为波形中存在毛刺,而解码规则是根据脉宽,报文的采集规则是根据采样点,硬件配置中,两者同步但不同路,所以出现这种情况是有可能的,此时以报文为准,波形有误。

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当 CANScope设备不接PORT头或Stress板,CANScope是否可以进行报文发送呢?答:不可以的,因为发送报文是需要硬件支撑的,即收发器,而收发器又位于 PORT 头和Stress 板中,如果不接两者其一就没有收发器,所以节点就无法发送报文。

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CANScope软件中,示波器模块的耦合方式应如何选择?答:AC耦合:只有被测CAN信号的交流分量可通过,即被测电压以最低电压值作为0V来参考;DC耦合:被测 CAN 信号的直流分量和交流分量均可通过,可采集实际波形,即被测电压值以 CANScope 信号地作为 0V 来参考。一般建议使用 DC 耦合方式。

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CANScope软件中,CAN波形模块如何保存图片?答:点击鼠标左键选择CAN波形模块区需要保存的位置,然后会自动弹出“保存成图片菜单”,然后保存图片即可。CAN示波器模块和CAN眼图模块均可右键保存图片。

注意事项

CANScope测试时,示波器模块可以采集到波形,但是接收不到报文。需要从两点注意,一是是否之前的操作有接入过外部干扰源,二是控制面板中使能收发器是否有勾选。

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