CAN总线哪个节点在通讯？发送了什么信息？(一)

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CAN总线哪个节点在通讯？发送了什么信息？(一)

作者：Steve Smith

最近关于CAN 总线哪个模块在通讯以及传输了什么信息的讨论非常多，因此我想和大家分享用PicoScope 6 Automotive软件处理这个问题的一些方法。众所周知，要想将CAN总线信号正确有效地译码并不容易。虹科Pico汽车示波器的优异性能可以帮我们很好地观察和分析CAN信号。

如图1所示，在CAN bus总线上测得两个CAN数据包。CAN高3.5V动态电压，CAN低1.5V动态电压，静态电平为2.5V。

图1

放大波形如图2所示，可以看到CAN信号的“振铃”和“过冲”。请注意，这些现象对于CAN总线信号是正常的，测试线和环境噪音都会对此产生影响。“振铃”和“过冲”并不是故障现象，CAN 物理层具有很强的抗干扰和容错能力。

图2

为了可以观察多一些CAN信号波形，我将时基设置为100ms/div，这样一个屏幕的捕获时间为1秒。使用PicoScope软件的串行译码功能，在1秒的CAN信号中就得出了1066条信息！如图3所示。

图3

如果您对串行译码对话框中“波特率”的设置不太确定的话，可以按照图4进行测量。

图4

请注意，图3中有一个“采样率可能过低”的警告。这是因为，采集CAN信号的理想采样率是2MS/s。从图3右侧属性对话框可以看到，采样率为1MS/s，小于理想采样率因此出现警告。采样率过低有可能导致串行译码出现一些红色数据，即不能完全正确地进行译码。

为了避免这种情况出现，我们会从软件和硬件两方面采取一些方法来改善。

（1）第一个方法是调整时基和样本数以达到理想采样率。如图5所示，我将时基设置为500ms/div，样本数设置为10MS，这样一个屏幕采集时间为5s。采样率=10MS/5s=2MS/s，以确保可以正常译码CAN信号。

（2）第二个方法是使用高阻抗探头TA375/TA499采集CAN信号，在保证信号完整的前提下，减少了振铃、噪音等干扰信号。更多内容请浏览以下帖子：高阻抗探头TA375测CAN和FlexRay。

如图5所示，我已经按照上述两种方法进行改进，虽然仍有”采样率可能过低”的警告，但是串行译码表格内的全部数据都是正确有效的，总共有5318条信息！

图5

图5中B通道连接了一个TA234电流钳，接在变速杆处测信号电流。变速杆向CAN总线发送信息时，CAN信号差分电压（0-2V）会变化，变速杆支线上会有电流流动，出现电流尖峰。

使用软件的缩放功能，拖动时间标尺，我们可以测出相邻两个电流尖峰的时间间隔，约为30ms。然后我们将鼠标移动到电流峰值对应的译码栏上，会弹出一个窗口显示该位置数据包的数据。如图6所示。

图6

在这里我建议将B通道电流波形放大50倍，以确保电流尖峰和数据包特定位置对齐，方便我们将鼠标移到对应位置，如图7所示。通过观察发现，电流尖峰（在变速杆上）总是与ID为1 97的CAN模块传输相对应，并且这些传输每30 ms发生一次！因此基本可以说，ID 1 97是属于变速杆的。

图7

关于ID我在这里简单讲一下，ID有11位的和29位的，ID值越小优先级越高，并且一个模块可能有很多不同的ID。举个例子，发动机冷却液温度的ID和发动机转速的ID是不一样的，但它们都来自发动机这个模块。再比如，假设某个ID数据中某一字节表示的是“打开/关闭刹车”，我们可能会觉得这个ID是属于ABS系统的。这并不准确，因为“打开/关闭刹车”这个信息也有可能是来自定速巡航系统。

回到本文中的案例，我们知道变速杆处每30ms产生一次电流尖峰，因此在串行译码表格中的“过滤”功能这里，我们输入ID 1 97。表格只会显示与ID 1 97相关的所有数据包。然后我们发现，相邻的两个数据包，开始时间或结束时间都是相差约30ms，如图8所示。这里请注意，我们对B通道采用了1kHz的低通过滤，有助于观察到电流尖峰，避免其他信号干扰。

图8

请注意图8中黄色区域里的数据，特别是第四个字节C0。没有操纵变速杆时，各个数据包里的ID 1 97第四个字节一直保持C0。接下来我将操纵变速杆以改变变速杆的位置，我们之所以这样做是为了再次确认ID 1 97是不是属于变速杆。

使用PicoScope的第三个通道（通道C），我们在变速杆“Park”按钮上（电子手刹按钮）放置了一个压力开关，NVH接口盒（TA259）用于为这个压力开关供电，然后又通过TA259 BNC至BNC线连接到虹科Pico示波器上。这样打开和关闭“Park”按钮时，信号都会以波形显示PicoScope软件上。请注意，我们是在钥匙打到ON挡、未起动发动机下进行测试的，避免CAN信号上信息通讯太多，并且蓄电池正常工作。

图9

打开串行译码设置对话框，勾选“时间标尺间”，“过滤”中输入ID 1 97，如图10。

图10

观察图10黄色框里的数据，第四个字节在打开/关闭电子手刹按钮时发生变化。从C0(打开电子手刹）变成D5（关闭电子手刹），再回到C0（打开电子手刹）。我原本以为一按下电子手刹按钮，就会马上出现电流尖峰，但实际上并不是这样，不过30ms的传输时间也足以确保变速杆指令正常执行了。

至此，我们可以确认ID 1 97就是来自变速杆。通过测量电流（本文测变速杆处）以及更改CAN模块的工作状态（本文开闭电子手刹按钮），我们找出了变速杆的一个ID，并且知道变速杆发送信息时字节的变化。虹科Pico汽车示波器不仅仅只能采集和观察波形，还具有强大的串行译码功能！通过上述的一些技巧方法，我们可以知道CAN总线哪些节点在通讯以及它们发送了什么信息！

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