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2021年05月26日 | 示波器在汽车行业中的应用 LIN、CAN 和 FlexRay 串行总线调试
2021-05-26 来源：eefocus
Keysight InfiniiVision 2000、3000 和 4000 X 系列示波器提供 CAN 和 LIN 触发与解码以及 CAN 眼图模板测试功能，帮助您更快速地调试汽车串行总线。InfiniiVision 3000 和 4000 X 系列还提供 FlexRay 触发和解码以及 FlexRay 眼图模版测试功能。
为了改善系统通信效率，降低成本，今天所有的汽车设计都采用了大量的串行总线通信协议。I2C 和 SPI 协议最常用于电子控制单元 (ECU) 的芯片间通信。对于各种汽车子系统 (例如舒适性控制系统、防盗锁、传动系统和引擎控制) 之间的长距离串行通信和控制，CAN、LIN 和 FlexRay 协议是当今汽车行业中应用最广泛的串行总线。
基于主从关系的 LIN 串行总线主要用于对安全性要求不高的应用，例如座椅和后视镜控制。CAN 串行总线采用差分事件触发，其噪声抗扰度高于单端 LIN 总线，二十多年来一直用作汽车的主要控制总线。FlexRay 串行总线采用差分时间触发和同步确定性时间表。作为新兴的串行总线技术，FlexRay 应用在部分高端汽车中，主要适用于对性能和安全性要求很高的系统。
然而，串行总线通信经常受到由汽车内部的非理想环境造成的信号完整性问题的影响，这有时会在关键通信周期中产生误差。尽管串行总线协议分析仪非常适合测试和监测串行总线数据在更高级协议层和应用层的传输，但它们无法测出您的汽车串行总线信号 (物理层) 的完整性/质量。当前的一些中/高性能数字存储示波器 (DSO) 提供了 LIN、CAN 和 FlexRay 总线解码和触发功能，可在协议层与物理层之间建立时间关联的链路。
图 1 显示了Keysight InfiniiVision 4000 X 系列示波器捕获和解码 CAN 总线符号，同时捕获和解码十六进制 LIN 总线。显示屏底部是每条总线的时间关联解码轨迹。示波器显示屏上半部分显示了示波器行业中唯一的时间交叉 "列表" 显示。
图 1: Keysight InfiniiVision X 系列示波器同时捕获和解码 CAN 和 LIN 串行总线。
Keysight InfiniiVision 系列示波器独家采用硬件解码，而目前市场上所有其他示波器都采用软件解码。软件解码技术速率较慢，使用示波器深存储器时尤为如此。硬件解码可提供几乎实时的串行总线活动更新，即便使用深存储器时也不会降低速率。这可以提高示波器捕获随机和偶发通信错误的概率。
除了提供与捕获波形时间关联的解码字之外，另一个非常有效的工具是眼图模板测试，它可以验证高速 CAN 和 FlexRay 总线的信号完整性。眼图测试广泛应用于当前的串行总线应用。示波器将捕获到的所有比特叠加得到眼图，用于显示这些比特何时有效，何时无效。眼图可以提供描述系统物理层特征总体质量的合成图，其中包括可能因传输线效应、反射、系统噪声、过冲、振铃、信号边沿计时和抖动而产生的幅度变化。
图 2 为基于 TP4-10Mbs 标准的 FlexRay 眼图模板测试。TP4 模板测试的触发基准以每个字节起始序列 (BSS) 事件为基础。这与 FlexRay 接收机再次同步和恢复时钟 (用于采样已接收的数据) 时所用的基准信号相同。Keysight InfiniiVision 系列示波器独家采用重复硬件时钟恢复技术，以捕获和叠加同步 FlexRay 系统中每个字节的每个比特。请注意，示波器也可以特殊帧 ID 为基础，对捕获和叠加的 FlexRay 眼图数据进行 "过滤"。
图 2: 使用 Keysight InfiniiVision 3000 X 系列示波器执行的 FlexRay "TP4" 眼图模板测试。
FlexRay 眼图模板测试可以用配有 FlexRay 选件和模板测试选件的 Keysight 3000 和 4000 X 系列示波器执行。您可以根据波特率和测试平面 (TP#) 免费下载各种 FlexRay 模板文件。CAN 眼图模板测试可以用配有 CAN/LIN 选件和模板测试选件的 Keysight 2000、3000 和 4000 X 系列示波器执行。您可以根据波特率、探测极性 (显性位高电平或显性位低电平) 和网络长度，免费下载各种 CAN 模板文件。
Keysight InfiniiVision X 系列示波器
如果您需要购买支持汽车串行总线应用的新型示波器，覆盖 70 MHz 至 1.5 GHz 带宽的 Keysight InfiniiVision X 系列示波器是您最好的选择。这些示波器可享受标准的 3 年保修期，以及业界首创的 2 年推荐校准周期。
要探测差分 CAN 总线，是德科技推荐使用 N2791A 25 MHz 差分有源探头或 N2818A 200 MHz 差分有源探头。要探测差分 FlexRay 总线，是德科技推荐使用 N2818A 200 MHz 差分有源探头。
如欲了解Keysight InfiniiVision 2000、3000 和 4000 X 系列示波器以及混合信号示波器在汽车应用方面的更多信息，请访问：www.keysight.com/find/infiniivision
史海拾趣
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