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一 文檔介紹
本文將一步步介紹如何使用DSLogic邏輯分析儀采集并分析 CAN/CAN-FD 信號，因為 CAN 信號的測量和 CAN-FD 的大致一樣,，所以下文以 CAN-FD 舉例,，在有區(qū)別之處，將會做特別說明,。
此次演示的案例特征為：
- 仲裁域波特率 500Kbps
- 數(shù)據(jù)域波特率 1Mbps
- 發(fā)送 “01 23 45 67 89 AB CD EF ….(其余數(shù)據(jù)位補0)" 共 64 位數(shù)據(jù)到 ID 地址"0x100″,。
二 需要測量哪幾個信號
CAN-FD 協(xié)議是半雙工的，在 MCU 端使用 TX/RX 進(jìn)行收發(fā)信號,，發(fā)送端并不是通過 TX/RX 直接接到別的節(jié)點的 MCU ,，而是先將 TX/RX 接入到 CAN-FD 收發(fā)器，將 TTL 電平轉(zhuǎn)換為差分信號 CAN-FD_H和 CAN-FD_L,，測量信號時需要注意接的是 TTL 邏輯端,，還是 CAN-FD 總線端。
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圖1 MCU與收發(fā)器結(jié)構(gòu)
所以,，如果你要測量 TTL 信號,，則將探頭接入到 TX 引腳，如果要測量總線端信號,，則接入到 CAN-FD_L ,，你可能要問，可以接入到 CAN-FD_H ,？單獨觀察波形的話,，是可以的,，但因為我們是使用邏輯分析儀對信號進(jìn)行解碼，而 CAN-FD_L 的電平變化和 TTL 端的電平變化是一致的,，CAN-FD_H 和 TTL 端是反相的,，所以為了方便對比觀察解碼結(jié)果，要接入 CAN-FD_L,。
三 信號的實際模樣
邏輯分析儀分析的是數(shù)字信號,，在采集分析之前，我們推薦先用示波器觀察下信號實際是什么樣子的,，對真實波形有一個基本的認(rèn)知,。
下面我們使用璞石示波器來完成捕獲模擬波形的演示。
3.1 MCU 側(cè) TTL 信號
測 TTL 時探頭接 TTL 信號,，探頭使用 X1 擋位,，探頭接地夾接邏輯端的參考地，一般是 MCU 的 GND 引腳,，此處是使用接地彈簧接 GND,。
圖2 探頭測試 TX 信號
示波器 0 通道探頭放在靠近 MCU 的 TX 引腳處，夾子接邏輯側(cè)參考地,，啟動 CAN-FD 發(fā)送數(shù)據(jù),，按下 AUTO，捕獲波形,，如下圖所示,。
圖3 示波器顯示 TX 信號
可以看到這是一個符合 TTL 標(biāo)準(zhǔn)，幅度為 3.4V 的波形,。
3.3 收發(fā)器側(cè)差分信號
因為在電路設(shè)計中一般都會對總線端的電源做隔離,，所以在測 CAN-FD 時，兩個探頭分別接 CAN-FD_H 和 CAN-FD_L 信號,，但是探頭接地夾需要接總線端的參考地,，一般是 CAN-FD 收發(fā)器芯片的 GND 引腳,，不要接到 MCU 的 GND 上去了,。
圖4 探頭測試差分信號
圖 4 左邊三個座子依次為 CAN-FD_H，GND,，CAN-FD_L,。
示波器 0 通道探頭放在 CAN-FD_H，接地彈簧接總線側(cè)參考地 ,。示波器 1 通道探頭放在 CAN-FD_L,，接地彈簧接總線側(cè)參考地，啟動 CAN-FD 發(fā)送數(shù)據(jù),，按下 AUTO,，捕獲波形,，將波形光標(biāo)重合在一起，如下圖所示,。
圖5 差分信號
可以看到 CAN-FD 中空閑時差分電平壓差為 0,，當(dāng) CAN-FD_L 出現(xiàn)低電平時開始數(shù)據(jù)的傳輸?？梢钥吹紺AN-FD_L的波形和TTL端的信號是同向的,，而CAN-FD_H的波形和TTL端的信號是反向的。
同時,，也可以觀察到CAN-FD信號高低電平的特殊之處,，以CAN-FD_L為例，它的低電平并不是0V,。通常標(biāo)準(zhǔn)CAN/CAN-FD總線信號的L端低電平為1.5V,，高電平為2.5V。
也有一些CAN系統(tǒng),，總線信號的電平和標(biāo)準(zhǔn)不太一致,，這也是為什么我們推薦先用示波器觀察實際波形的原因。因為在使用邏輯分析儀分析波形時,，需要設(shè)置正確的“閾值"電壓,，邏輯分析儀才能采集到正確的信號。
四 信號的采樣與解碼
在示波器上可以觀察到信號的波形質(zhì)量,，但是示波器不擅長長時間抓取波形,，同時進(jìn)行解碼分析。所以當(dāng)想要分析協(xié)議通訊的內(nèi)容時,，使用DSLogic邏輯分析儀是最合適的工具,。
4.1 信號的連接
在DSLogic Plus中，可以選擇任意通道對波形進(jìn)行采集,。我們使用 1 通道來采集 CAN-FD_L 信號,。
連接排線至邏輯分析儀的采樣端口，圖 6 顯示了排線和通道的對應(yīng)關(guān)系,。
圖6 排線與邏輯分析儀的連接
連接 1 通道至 CAN-FD_L,，黑色信號線為接地信號線,連接 CAN-FD 收發(fā)器的 GND。連接效果如圖,。
圖7 連接信號
4.2 采樣設(shè)置
打開 DSView,，在左上角點擊“選項"，按照圖4 參數(shù)設(shè)置,，其中關(guān)于閾值電壓,，在圖5 中，我們可以看到通訊波形中 CAN-FD_L 的電壓范圍大致在 1.5V – 2.5V 之間，所以閾值可以設(shè)置為 2V 左右,。
采樣率一般推薦設(shè)置為波形最大速率的 10 倍,。例如此處選擇 10MHz采樣率進(jìn)行采集分析。
通道選項的所有選項都符合我們的要求,，我們選擇就選第一個,。其他選項保持默認(rèn)，點擊確定,。
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圖8 選項設(shè)置
設(shè)備選項設(shè)置完成后,，采樣時間這里設(shè)置為 5ms，在"模式“中,，我們選擇“單次",。關(guān)鍵的閾值、采樣時間和采樣率設(shè)置完成后,，我們接下來設(shè)置觸發(fā)方式,。
從圖5 可以看到 CAN-FD_L 出現(xiàn)下降沿開始通訊，所以我們設(shè)置觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā),，點擊1 通道左側(cè)的下降沿標(biāo)識,，顯示為藍(lán)色則為下降沿觸發(fā)。
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圖9 觸發(fā)設(shè)置
完成以上接線和設(shè)置后,，其他設(shè)置保持默認(rèn),，點擊 DSView 菜單欄的“開始"，此時邏輯分析儀正在等待觸發(fā)波形的出現(xiàn),，然后啟動 CAN-FD 傳輸,，觸發(fā)后等待波形采集完成。
以上是對 CAN-FD 的采樣設(shè)置,，對于 CAN 波形的測試,，可以和 CAN-FD 的一致。
4.3 解碼設(shè)置
波形采集完成后會在軟件界面顯示,，此時可以對波形進(jìn)行解碼操作,，具體操作是點擊菜單欄的“解碼"按鈕，在協(xié)議框中輸入“CAN",，點選在下方出現(xiàn)的"CAN-FD“,，在彈出的解碼設(shè)置中進(jìn)行解碼設(shè)置。
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圖10 解碼設(shè)置
- 右側(cè)帶有眼睛圖標(biāo)的選項表示是否要在解碼中查看這些內(nèi)容,，默認(rèn)是要查看,，如果不想看到相關(guān)內(nèi)容,，將其勾選掉即可,。
- 在"CAN“選項中選擇連接 CAN-FD_L 信號的通道，我們的通道是 1 通道，所以選擇 1,。
- “Nominal bitrate" 表示仲裁段波特率,，我們的信號是 500Kbps，所以輸入 500000,。
- “Fast bitrate" 表示數(shù)據(jù)段波特率,，我們的信號是 1Mbps，所以輸入 1000000,。
- “Sample point" 表示采樣點位置,，在 MCU 對 CAN/CAN-FD 協(xié)議進(jìn)行配置時，不同的廠家采樣點設(shè)置不一樣,，一般采樣點設(shè)置在 70% ,，請根據(jù)實際情況設(shè)置。
- 如果在波形中插入了光標(biāo),，可以使用光標(biāo)來限制解碼的范圍,，默認(rèn)是對所有波形進(jìn)行解碼。
圖11 解碼器選項
解碼成功后對波形展開,，配合協(xié)議列表顯示,，可以知道我們對地址為"0x100″的設(shè)備發(fā)送了“01 23 45 67 89 AB CD EF"等數(shù)據(jù)。
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圖12 解碼結(jié)果
對于 CAN 波形的測試,， 只需要設(shè)置一個"bitrate" 即可,，其他操作和設(shè)置與 CAN-FD 的一致。