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Loto实践干货(3) 测量CAN总线通讯数据

Loto实践干货(3) 测量CAN总线通讯数据

最近在做运动控制卡的项目,调试样机的过程中,需要验证CAN总线通讯功能的正确性。以前只限于理论上认识CAN总线,使用的CANbus的通讯卡也是有上位机例程,基本上简单地配置上位机软件就可以正常工作了。这次调试需要深入测试CAN接口的通讯过程,正好把之前的对CAN的认识再复习深化一下。


1.png


之所以采用CAN总线,是因为它只需要两根双绞线就可以连接多个通讯节点,并且可以传输相对远的距离,在工业现场抗干扰能力也很强。下图是我按照CAN总线的要求做的一条双绞线,黄色和绿色分别是CAN_High线和CAN_Low线。要求绞距20mm,不绞合的距离不超过50mm。


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规定的双绞线传输距离与CAN总线的传输速率的关系如下表。我们的传输距离很短,所以可以采用很高的传输速率。即便是采用最高的传输速率,以OSC802示波器的25M带宽,也是足够调试用的。
表1.png


下图是我设计驱动控制板的CAN通讯接口部分的原理图,使用SN65HVD230收发器:


3.png


打样后的运动控制板是这样的:


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使用LOTO的USB示波器OSC802对CAN通讯的信号进行捕捉,抓取数据进行解析判断。



5.jpg



使用USB示波器OSC802的单次触发功能,很轻松对CAN总线上的电平信号进行了捕捉。不过我们现在还看不懂它,需要对CAN的电平逻辑和传输协议有所了解。
没有收发信号时,两条导线上的电平相同(大约2.5V)。这种电平状态为隐形状态,也称之为隐性电平,即为逻辑1。有信号时,CAN_H导线的电平升高至少1V;而对应的CAN_L导线电平降低同样值,这种电平状态为显形状态,也称之为显性电平,即为逻辑0。5V和3.3V的CAN收发器的逻辑电平会稍有不同。


6.png



我们通过程序发出一串CAN数据后,用OSC802捕捉到的波形如下:



7.png



8.png


根据波形进行数据解码需要注意的有两点:

1:在CAN协议中将CAN_H和CAN_L的差值为高电平时定义为显性,逻辑上表示为0,为低电平时定义为隐性,逻辑上表示为1。

2:在CAN的协议中当连续出现5个显性时就需要插入一个隐性。

CAN的标准帧和扩展帧协议格式:



1.png


所以,波形数据解读为:


10.png


图中被红色斜线划掉的为CAN协议有意在5个连续显性后面加的单个隐性位,所以去掉。所以,通过USB 示波器 OSC802抓取到的数据为:
00000000000011000001001100010100000001010101011110011010001111100000111101111


表2.png


这个数据帧发出的数据为:
1010101111001101
0xAB, 0xCD
解析结果与上位机收发的结果互相验证正确,所以此次运动控制板的CAN接口功能调试成功完成。


11.png
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