CAN物理层调试基础知识及举例

　　CAN物理层基础知识

　　一旦完成所有基础检查，就可以检查CAN物理层的核心CAN总线了。收发器的两个关键组件便是接收器和发射器。发射器被称作CAN的驱动器。通过VCC/2共模点（约2.5V）对CAN物理层偏置，见图4。

　　图4：简易CAN总线收发器

　　发收器将单端数字逻辑信号、TXD（或者D）和RXD（或者R）转换为差分CAN总线所要求的电平。当总线为显性时，在接收节点，其CAN标准定义的差分电压（Vdiff（D））大于1.2V，并且处于逻辑低状态。当总线为隐性时，在接收节点，其CAN标准定义的差分电压（Vdiff（R））为 -120mV≤（Vdiff（R））≤ 12 mV，并且处于逻辑高状态。两种总线状态均通过收发器内共模网络偏置。图5显示了典型的总线层级。

　　图5：CAN总线状态

　　对总线进行调试时，最为有用的工具之一便是示波器。尽管单通道示波器便可看到信号，但最好还是用双或者四通道。理想情况下，可同时看到TXD、RXD、 CANH和CANL，以确保收发器和总线性能如预期。进行初次调试时，只需一个低带宽示波器，因为标准CAN被限定在1Mbps。（在不远的将来，在引入拥有灵活数据速率的CAN以后，这种情况将有所改变。）如果该节点正发送数据比特流，则可在TXD输入端看到输入数据。差分CAN总线引脚（CANH/CANL）存在传输延迟，同时还存在RXD输出传输延迟。在CAN中，这些延迟均为循环时间，或者说循环延迟。如果该节点正在接收，则TXD 闲置；但是总线和RXD输出会显示CAN帧。

　　为了演示基础CAN总线工作情况，图6显示了一个示波器，它拥有两个模拟通道和两个数字通道，以及一个函数生成器。CAN总线由两个 SN65HVD255D EVM组成，每个在总线上的端接电阻均为120Ω。示波器函数生成器连接至顶部EVM的TXD输入引脚。图7中，数字通道1显示了CANH信号（蓝色）；模拟通道2显示了CANL信号（黄色）；数字通道2显示了RXD信号（绿色）。尽管该示波器的精确度很低，但这个简单的测试表明，该CAN物理层的表现在总体上符合我们的预期。

　　图6：两个EVM的CAN总线调试

　　图7：TI CAN EVM信号

　　图 8显示了该示波器和用于调试TI CAN演示系统的探针装置。该节点使用菊形链，并使用CANopen D-SUB 9针连接器。一个总线外接头连接器位于图8左上方。利用它，我们可以轻松地连接模拟示波器探针至CAN总线的CANH和CANL引脚以及GND。由于探针过大，无法抓住中间CAN节点的TXD和RXD IC引脚，因此可通过连接至探针的芯片钩和一小段电缆，将这些引脚连接至示波器的数字通道。另一种方法是，给每个收发器焊接一小段线，这样示波器探针便可更容易地连接。

　　图8：TI CAN演示系统调试

　　图 9显示了示波器获得的CAN信号详细情况。尽管这些信号的分辨率和精度均不高，但它们可以帮助确定需要了解CAN节点工作的那些信息。中间节点的TXD触发了示波器；CANH和CANL信号差异符合预期；在CAN构架端可清楚地看到高差分电压的收到确认（ACK）位。该高压为同时并行产生ACK位的多个 CAN节点的结果。轻松找出ACK位的另一个方法是其存在于RXD信号中而非TXD信号中，这意味着它由另一些节点产生。

　　图9：TI CAN演示系统的信号

　　CAN调试例子

　　图10显示了一个CAN演示系统，在PCB右边，连接至菊形链输出的CANH线路被损坏。出现这种情况的原因是，系统后面的一个固定螺栓摩擦PCB，而在几年的时间里该系统被运输至世界各地。当系统通过菊形链总线接口连接至其他CAN节点时，便故障无法工作。