解读CANDT测试项“总线输入电压限值测试”

摘要：为了保证CAN总线物理层的一致性，CANDT系统参考ISO11898-2标准及主流车企标准对CAN节点相关的参数进行测量，本文主要对CANDT的测试项—总线输入电压限值测试进行解读。

一、   主要参考来源

总线输入电压限值测试项的评估包括隐性输入电压限值和显性输入电压限值测试，其参考ISO11898-2标准的原理如下：

1、     CAN节点隐性输入电压限值

一个CAN节点集成电路协议设置为总线空闲时，可检测到的隐性位输入限值应通过图 1的电路测量。其中I的值是指可以产生使节点在隐性状态下检测到隐性位的最大差分输入电压的电流值。电压源U的电压为：

V=VCAN_H在隐性状态下最小的共模电压

或V＝VCAN_H在隐性状态下最大的共模电压最大值—Vdiff在隐性状态下的最大值

图1  ISO11898-2隐性输入电压限值原理

2、     CAN节点显性输入电压限值

一个CAN节点检测到显性位输入限值的测量方法见图2，此节点应该循环发送数据。其中I的值是指可以产生使节点在隐性状态下检测到显性位的最小差分输入电压的电流值。电压源U的电压为：

V=VCAN_L在显性状态下最小的共模电压

或V＝VCAN_L在显性状态下最大的共模电压最大值—Vdiff在显性状态下的最大值

图2  ISO11898-2显性输入电压限值原理

二、   CANDT测试原理

CAN总线输入电压限值即DUT接收报文过程中能正常识别的差分电压范围，按照ISO11898-2的定义，隐性电平上限值为0.5V，当总线出现等于0.5V的差分电平时，DUT应能正确识别为隐性状态而正常发送报文；显性电平的下限值为0.9V，当总线出现等于0.9V的差分电平时，DUT应能正确识别为显性电平状态而停止发送报文。即使总线存在一定范围内的共模干扰，也能正确进行以上识别。CANDT测试原理框图如图3、图4所示，其中框图中的U1是DUT供电电压、U2是共模电压、U3是差分电平。

图3  CANDT设备隐性输入电压限值测试原理框图

图4  CANDT设备显性输入电压限值测试原理框图

注：ISO11898-2标准中，要求增大差分电压值的是电流源，由于电流源本身的输出电容较大，系统响应较慢，不适合来模拟电流源，这里使用电压源串联电阻的方式来等效电流源。

三、   CANDT测试流程

1、     隐性输入电压限值测试

①       如测试原理框图图3连接状态，DUT和CANDT需正常通信；

②       断开电压源U3，调节电压源U2，逐步将共模电压调到6.5V或-2V，在此期间DUT应能正常发送报文；

③       调节电压源U3，逐步将差分电平调到隐性电平上限值0.5V，判断DUT是否能够正常发送报文，若能，则表示测试通过；

2、     显性输出电压限值测试

①       如测试原理框图图4连接状态，DUT和CANDT需正常通信；

②       断开电压源U3，调节电压源U2，逐步将共模电压调到6.5V或-2V，在此期间DUT应能正常发送报文；

③       调节电压源U3，逐步将差分电平从隐性电平上限值0.5V调到显性电平下限值0.9V，判断DUT是否停止发送报文，若停止，则表示测试通过；

四、   CANDT测试结果

根据测试流程，CANDT软件的测试结果如图5所示：

图5  总线输入电压限值测量结果

五、   波形细节查看

这里以隐性输入电压上限值测试为例。隐性输入电压上限值测试，即当电压源U2在CANH上加入6.5V的共模电压，且电压源U3的电压调节到0.5V时，DUT应仍能正确识别为隐性状态而正常发送报文，其结果对应的报文视图如图6所示：

图6  隐性输入电压上限值测试对应的波形视图

其加入6.5V共模电压及差分电平为0.5V后的波形细节如图7所示，当总线处于空闲状态时，CANH和CANL的电压由正常被拉高到共模电压附近，当总线处于驱动状态时，CANH和CANL的电压近似显、隐性状态时的正常电压，在驱动状态过程中，电平转换时由于一直受到共模电压的影响，隐性电平或显性电平会有些坡度。

图7  共模电压6.5V，隐性电平0.5V

总结：

总线输入电压限值测试的目的是，在共模干扰下，DUT能正确识别到限值的总线输入电压，验证该参数是否符合参考标准。当然，为了保证CAN总线物理层的一致性，我们还需要测量其它的参数，后继会陆续地为大家介绍CANDT的其它测试项。