Loto實踐干貨(3) 測量CAN總線通訊數據

LOTO2018

最近在做運動控制卡的項目，調試樣機的過程中，需要驗證CAN總線通訊功能的正確性。以前只限于理論上認識CAN總線，使用的CANbus的通訊卡也是有上位機例程，基本上簡單地配置上位機軟件就可以正常工作了。這次調試需要深入測試CAN接口的通訊過程，正好把之前的對CAN的認識再復習深化一下。

之所以采用CAN總線，是因為它只需要兩根雙絞線就可以連接多個通訊節點，并且可以傳輸相對遠的距離，在工業現場抗干擾能力也很強。下圖是我按照CAN總線的要求做的一條雙絞線，黃色和綠色分別是CAN_High線和CAN_Low線。要求絞距20mm，不絞合的距離不超過50mm。

規定的雙絞線傳輸距離與CAN總線的傳輸速率的關系如下表。我們的傳輸距離很短，所以可以采用很高的傳輸速率。即便是采用最高的傳輸速率，以OSC802示波器的25M帶寬，也是足夠調試用的。

下圖是我設計驅動控制板的CAN通訊接口部分的原理圖，使用SN65HVD230收發器：

打樣后的運動控制板是這樣的：

使用LOTO的USB示波器OSC802對CAN通訊的信號進行捕捉，抓取數據進行解析判斷。

使用USB示波器OSC802的單次觸發功能，很輕松對CAN總線上的電平信號進行了捕捉。不過我們現在還看不懂它，需要對CAN的電平邏輯和傳輸協議有所了解。

沒有收發信號時，兩條導線上的電平相同（大約2.5V）。這種電平狀態為隱形狀態，也稱之為隱性電平,即為邏輯1。有信號時，CAN_H導線的電平升高至少1V；而對應的CAN_L導線電平降低同樣值，這種電平狀態為顯形狀態，也稱之為顯性電平，即為邏輯0。5V和3.3V的CAN收發器的邏輯電平會稍有不同。

我們通過程序發出一串CAN數據后，用OSC802捕捉到的波形如下：

根據波形進行數據解碼需要注意的有兩點：

1：在CAN協議中將CAN_H和CAN_L的差值為高電平時定義為顯性，邏輯上表示為0，為低電平時定義為隱性，邏輯上表示為1。

2：在CAN的協議中當連續出現5個顯性時就需要插入一個隱性。

CAN的標準幀和擴展幀協議格式：

所以，波形數據解讀為：

圖中被紅色斜線劃掉的為CAN協議有意在5個連續顯性后面加的單個隱性位，所以去掉。所以，通過USB 示波器 OSC802抓取到的數據為：

00000000000011000001001100010100000001010101011110011010001111100000111101111

這個數據幀發出的數據為：

1010101111001101

0xAB, 0xCD

解析結果與上位機收發的結果互相驗證正確，所以此次運動控制板的CAN接口功能調試成功完成。