CAN 示波器分析数据帧

本文介绍了如何利用示波器分析CAN总线数据帧,包括波特率500Kbps的情况以及如何处理方波不规整的问题。通过加入120欧匹配电阻,示波器读取的电平与代码分析结果一致。同时,提供了关于测量CAN总线波特率的方法以及如何从波形中解析CAN总线数据的教程链接。

这里写图片描述

如图: 波特率500Kbps,方波不规整 加了120欧匹配。

示波器读取的电平和代码分析一致。

1              帧起始

111101101101   ID

111            RTR+IDE+R0

0111           DLC

11011111
01111101
11011111
01011111
01100111       数据
11001111
10110101
11110001

111101000010111
要使用示波器测试CAN总线报文,首先需要明确示波器的功能和CAN总线的通信特性。以下是一种常见的测试方法: ### 1. 连接示波器探头 将示波器的探头连接到CAN总线的物理层。通常情况下,CAN总线使用差分信号传输,包括CAN_H和CAN_L两条信号线。将示波器的探头分别连接到这两条信号线上,并将探头的地线连接到系统的地线上,以确保测量的准确性。 ### 2. 设置示波器示波器上选择适当的设置以捕获CAN总线信号: - **时基设置**:根据CAN总线的波特率调整时基,确保能够清晰地观察到单个位的时间宽度。例如,对于500 kbps的波特率,每一位的时间宽度为2 µs。 - **电压范围**:根据CAN总线的信号电平设置垂直电压范围。CAN总线的差分电压通常在0~5 V范围内,差分信号的显性电平为2 V左右,隐性电平为0.5 V左右。 ### 3. 捕获和分析信号 启动示波器的捕获功能,观察CAN总线上的信号波形。通过分析波形,可以判断信号的完整性、是否存在噪声干扰或信号畸变等问题。例如: - **显性位和隐性位**:显性位的差分电压约为2 V,而隐性位的差分电压接近0 V。 - **位时间**:观察每个位的时间宽度是否与预期的波特率一致,以确保通信的正确性。 ### 4. 使用协议解码功能 如果示波器支持CAN协议解码功能,可以启用该功能以直接查看CAN总线报文的内容。通过协议解码,可以将原始的差分信号转换为可读的CAN帧格式,包括帧ID、数据长度码(DLC)和数据字段等信息。此功能可以帮助快速定位通信中的问题,例如帧丢失、错误帧或仲裁冲突。 ### 5. 测试环境的注意事项 在测试过程中,需要注意以下几点: - **电磁干扰(EMI)**:确保测试环境尽量减少电磁干扰,以避免信号失真。如果测试在混响室中进行,需按照相关规范布置测试设备[^2]。 - **探头选择**:使用高阻抗、低电容的探头,以减少对CAN总线的影响。 - **隔离保护**:如果被测设备(如汽车ECU)与电源连接,建议使用隔离探头或隔离器,以保护示波器和操作人员的安全。 ### 6. 结合其他工具 为了更全面地分析CAN总线通信,可以结合其他工具(如CANScope总线分析仪)进行测试。这类工具集成了示波器、协议分析仪等功能,能够提供更详细的分析结果,例如CAN网络的通讯正确性、可靠性和合理性评估[^1]。 ```python # 示例代码:使用示波器捕获CAN总线信号的伪代码 def capture_can_bus_signal(): # 初始化示波器设置 oscilloscope.set_timebase(2e-6) # 设置时基为2 µs(对应500 kbps波特率) oscilloscope.set_voltage_range(5) # 设置电压范围为0~5 V oscilloscope.connect_probe("CAN_H", "CAN_L") # 连接探头到CAN_H和CAN_L # 启动信号捕获 oscilloscope.start_capture() # 分析捕获的信号 signal = oscilloscope.get_captured_signal() analyze_signal(signal) def analyze_signal(signal): # 判断显性位和隐性位 for bit in signal: if bit.voltage > 1.5: print("显性位") else: print("隐性位") # 检查位时间是否符合波特率要求 check_bit_time(signal) def check_bit_time(signal): expected_bit_time = 2e-6 # 500 kbps波特率对应的位时间 measured_bit_time = calculate_bit_time(signal) if abs(measured_bit_time - expected_bit_time) < 1e-7: print("位时间正常") else: print("位时间异常,请检查波特率设置") # 调用捕获函数 capture_can_bus_signal() ``` ### 相关问题 1. 如何判断CAN总线信号是否存在电磁干扰? 2. CAN总线的显性位和隐性位分别对应什么电压范围? 3. 使用示波器测试CAN总线时,如何选择合适的探头? 4. 如何利用协议解码功能分析CAN总线报文? 5. 在混响室中测试CAN总线信号时,需要注意哪些事项?
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