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CAN接口異常如何分析?看這篇就夠了

發(fā)布時間:2021-08-02 來源:ZLG致遠(yuǎn)電子 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】CAN總線憑借高可靠和實時性被廣泛應(yīng)用于汽車電子、軌道交通、醫(yī)療等行業(yè),但隨著應(yīng)用環(huán)境的日益復(fù)雜,CAN總線發(fā)生異常的頻率也隨之增加。如何高效地分析及解決CAN接口異常呢?本文將為您詳細(xì)介紹。
 
常見異常及解決方法 
 
(1)兩個節(jié)點近距離測試,低波特率通信正常,高波特率無法通信。 
 
可能原因:未加終端電阻。由于CAN收發(fā)芯片內(nèi)部CANH、CANL引腳為開漏驅(qū)動,如圖1,在顯性狀態(tài)期間,總線的寄生電容會被充電,而在恢復(fù)到隱性狀態(tài)時,這些電容需要放電。如果CANH、CANL之間沒有放置任何阻性負(fù)載,電容只能通過收發(fā)器內(nèi)部阻值較大的差分電阻放電。如果放電速度過慢,就會出現(xiàn)通信問題。
 
解決方法:增加終端電阻。 
 
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圖1  CAN收發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖
 
(2)組網(wǎng)節(jié)點數(shù)少通信正常,增加節(jié)點后,通信異常。 
 
可能原因:總線電容過大??偩€電容過大會影響CAN差分波形上升下降速度,如圖2。
 
解決方法:
 
a.檢查CAN節(jié)點接口的外圍電路,是否有外加電容、TVS管等器件,適當(dāng)去除,以降低電容。
b.降低工作波特率。波特率降低可以延長位時間,減小電容的影響,但若電容過大,則不一定有效。
 
 
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圖2  總線電容影響波形圖
 
(3)應(yīng)用中易損壞,更換模塊后正常。
 
可能原因:保護(hù)不足。CAN模塊由于體積受限,內(nèi)部保護(hù)電路等級不高。在一些環(huán)境惡劣的應(yīng)用現(xiàn)場,干擾能量過大易造成損壞。
 
解決方法:根據(jù)損壞情況適當(dāng)增加保護(hù)電路。圖3是推薦的典型保護(hù)電路圖,電源端口有TVS保護(hù),CAN接口有三級電路保護(hù),可以抑制大能量的雷擊浪涌。
 
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圖3  典型保護(hù)電路
 
(4)5V模塊匹配3.3V MCU,錯誤幀多或發(fā)不出數(shù)據(jù)。
 
可能原因:電平不匹配。5V模塊匹配3.3V MCU在測試中可能并無異常,但由于某些參數(shù)的微小變化,就會導(dǎo)致電平不能正常識別。圖4標(biāo)示了模塊TXD輸入高電平的最低值0.7VCC,如小于該值,則存在風(fēng)險。
 
解決方法:增加電平轉(zhuǎn)換電路,或選擇3.3V模塊匹配3.3V MCU。
 
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圖4  CAN模塊輸入?yún)?shù)
 
(5)近距離通信正常,遠(yuǎn)距離無法通信。
 
可能原因:
 
a. CAN速率過高。由于CAN總線的仲裁機(jī)理,其對延時有著非常嚴(yán)格的要求。線纜延時的存在,使得導(dǎo)線長度制約著實際應(yīng)用中CAN的最高工作速率。CAN速率與通信距離成反比,速率越高,通信距離越短。
b. 線纜阻抗大,遠(yuǎn)端信號幅值過低。
 
解決方法:
 
a.降低速率,或縮短總線長度,可參考圖5線纜長度與波特率的關(guān)系。
b.換用阻抗小的電線纜,或適當(dāng)增大終端電阻值,可參考圖6線纜長度與直流參數(shù)推薦。
 
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圖5  線纜長度與波特率的關(guān)系
 
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圖6  線纜長度與直流參數(shù)推薦
 
通過測試定位問題 
 
當(dāng)通過現(xiàn)有信息無法判斷問題所在時,則需要對CAN接口進(jìn)行測試,定位問題點。已推測出問題所在時,也可以對CAN接口進(jìn)行測試,以驗證推測與解決效果。
 
(1)阻抗測量
 
在產(chǎn)品斷電、或從PCB卸下后,使用數(shù)字萬用表測量模塊各引腳阻抗是否異常,如圖7。若出現(xiàn)短路情況,說明模塊或相關(guān)聯(lián)電路有損壞現(xiàn)象。
 
測試時,TXD、RXD、VCC以GND為參考;CANH、CANL以CANG為參考。
 
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圖7  阻抗測量示意
 
(2)檢測模塊供電電壓
 
產(chǎn)品上電,使用數(shù)字萬用表測量模塊VCC-GND之間電壓,電壓應(yīng)該在模塊正常供電范圍內(nèi),如圖8。若電壓值明顯低于正常范圍,且模塊發(fā)熱嚴(yán)重,則內(nèi)部可能存在短路情況。若模塊發(fā)熱量正常(常規(guī)溫升15℃),則需要檢查外部供電電路是否異常。
 
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圖8  供電測試示意圖
 
(3)檢測發(fā)送波形
 
使用示波器測試TXD引腳,以及CANH、CANL的差分波形,檢查波形的幅值大小、波特率、波形質(zhì)量、TXD和CAN差分波形是否對應(yīng)等,如圖9、圖10。
 
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圖9  發(fā)送波形測試示意圖
 
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圖10  TXD與CAN差分波形
 
(4)檢測接收波形
 
使用示波器測試RXD引腳,以及CANH、CANL的差分波形,檢查波形的幅值大小、波特率、波形質(zhì)量、TXD和CAN差分波形是否對應(yīng)等,如圖11、圖12。
 
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圖11  接收波形測試示意圖
 
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圖12  CAN差分與RXD波形圖
 
(5)檢測CAN總線波形
 
使用示波器測試CANH、CANL的波形,檢查顯性電平、隱性電平、位時間等參數(shù)是否正確。如圖13、圖14。
 
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圖13  CAN總線波形測試示意圖
 
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圖14  CANH、CANL總線波形
 
總結(jié)  
    
以上就是關(guān)于CAN總線接口異常的分析指南了,通過錯誤現(xiàn)象去分析可能原因,然后采用相應(yīng)的解決方案去測試排錯。如果經(jīng)過以上測試,均未發(fā)現(xiàn)CAN總線接口異常情況,則可基本排除硬件問題,進(jìn)一步分析需要進(jìn)行軟件層面的故障排查。
 
ZLG致遠(yuǎn)電子作為國內(nèi)總線隔離領(lǐng)導(dǎo)品牌,經(jīng)過二十年的技術(shù)積累,面向工業(yè)現(xiàn)場CAN總線應(yīng)用推出了一系列總線隔離模塊,能有效解決總線干擾、通信異常等問題。與傳統(tǒng)的設(shè)計相比,CAN總線隔離系列產(chǎn)品內(nèi)置完整的隔離DC-DC電路、信號隔離電路、CAN總線收發(fā)電路以及總線防護(hù)電路,具備更高的集成度與可靠性,適用于需要高穩(wěn)定性CAN總線通訊的場合,能夠有效幫助用戶提升總線通信防護(hù)等級。
 
CAN接口異常如何分析?看這篇就夠了
 
●    波特率支持:5k~1Mbps或40k~1Mbps;
●    協(xié)議支持:CAN2.0A/B、CAN FD;
●    節(jié)點數(shù)量:110個;
●    工作溫度:-40~85℃或-40~105℃;
●    隔離電壓:2500VDC或3500VDC;
●    符合“ISO 11898-2”國際標(biāo)準(zhǔn);
●    Mini小體積或標(biāo)準(zhǔn)模塊化封裝;
●    外殼及灌封材料符合UL94 V-0標(biāo)準(zhǔn);
●    具有低電磁輻射和高抗電磁干擾性。
 
 
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