對(duì)電動(dòng)汽車CAN總線收發(fā)器進(jìn)行一致性測(cè)試

21世紀(jì)電動(dòng)汽車的全面推出，是汽車工業(yè)的一次大革命。自動(dòng)駕駛技術(shù)讓交通更加便捷，改變了人類的駕駛習(xí)慣。在控制單元高度電子化的車輛架構(gòu)下，CAN總線是關(guān)鍵的通信接口之一。有三種方法可以評(píng)估確保 CAN 總線收發(fā)器與車輛環(huán)境中具有不同功能的收發(fā)器之間的高互操作性的方法：

如圖1所示，可以通過三種方式驗(yàn)證CAN總線收發(fā)器在相關(guān)環(huán)境下的性能和互操作性，包括收發(fā)器單體電性能、單節(jié)點(diǎn)電磁兼容性性能評(píng)估和多節(jié)點(diǎn)互操作性評(píng)估。在收發(fā)器單體方面，用于驗(yàn)證其是否滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE International)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所要求的電性能. 單節(jié)點(diǎn)采用SAE國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估相對(duì)環(huán)境下的電磁干擾和容限，采用多節(jié)點(diǎn)方法評(píng)估不同功能收發(fā)器在指定通信速率下的互操作性能。除自評(píng)方式外，還可以通過國(guó)際主流車廠或T1供應(yīng)商認(rèn)可的第三方實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證評(píng)估后獲得相關(guān)報(bào)告。

◎ 一致性測(cè)試計(jì)劃

最新版本的 CAN 總線高速物理層標(biāo)準(zhǔn)是ISO 11898-2:2016 [1]，它定義了使用串行通信協(xié)議來支持道路車輛的分布式實(shí)時(shí)控制和多路復(fù)用。除規(guī)范其電特性行為外，需參照ISO 16845-2:2018[2] 一致性測(cè)試計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)。一致性測(cè)試計(jì)劃定義了測(cè)試的類型和設(shè)置。一致性測(cè)試是用于測(cè)試收發(fā)器組件是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以確保產(chǎn)品質(zhì)量的測(cè)試過程，包括靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試。在 CAN 網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè) ECU 的質(zhì)量不一致會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)故障或網(wǎng)絡(luò)停機(jī)等問題。因此，為了保證CAN總線網(wǎng)絡(luò)的正常安全運(yùn)行，必須對(duì)其組件進(jìn)行一致性測(cè)試。

靜態(tài)測(cè)試是在參考環(huán)境中使用預(yù)定義的設(shè)置進(jìn)行的，以確保測(cè)試結(jié)果的高度可重復(fù)性和可比性。在測(cè)試過程中，檢查CAN總線收發(fā)器規(guī)范的相關(guān)參數(shù)和電氣特性定義的最大值/最小值是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。預(yù)期的測(cè)試結(jié)果必須符合ISO11898-2:2016的電氣特性和限值范圍。下圖 2 顯示了測(cè)試的默認(rèn)設(shè)置要求，并描述了 DUT 的輸入控制信號(hào)和輸出信號(hào)之間的關(guān)系。元件周圍僅放置電阻和電容，但未放置靜電保護(hù)元件[1]。(RL = 60Ω±0.6Ω，C1 = 4.7nF±0.235nF & C2 = 100pF±1pF)

動(dòng)態(tài)測(cè)試增加了高速 CAN 收發(fā)器與系統(tǒng)內(nèi)不同功能收發(fā)器的互操作性的可能性和信心。動(dòng)態(tài)測(cè)試中包含的類型如下圖3所示。設(shè)置環(huán)境中使用的 CAN 總線協(xié)議數(shù)據(jù)包格式將對(duì)數(shù)據(jù)段使用三種不同的速度，包括 500kbit/s、2Mbit/s 和 5Mbit/s。仲裁段保持在 500kbit/s。例如，AZKN1044T[3] 支持高達(dá) 5Mbit/s 的可變高速數(shù)據(jù)傳輸。在它的實(shí)驗(yàn)組合中，數(shù)據(jù)段校驗(yàn)只需要2Mbit/s和5Mbit/s，因?yàn)橹俨枚我呀?jīng)以500kbit/s的速率實(shí)現(xiàn)。實(shí)際測(cè)試項(xiàng)目以CAN收發(fā)器本身支持的相關(guān)功能為準(zhǔn)。例如，

實(shí)驗(yàn)評(píng)估使用兩種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，包括同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試包括8個(gè)數(shù)據(jù)速度為5Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)和16個(gè)數(shù)據(jù)速度為2Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試是在不同的數(shù)據(jù)傳輸速度下混合不同的CAN總線收發(fā)器品牌和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)驗(yàn)。在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)中，可以判斷與不同的收發(fā)器制造商配合，以及某些部分的電氣極限值不同，是否會(huì)有不同的測(cè)試結(jié)果。

此外，在實(shí)驗(yàn)中引入了 7 個(gè)主要測(cè)試程序，這些程序基于正常工作模式、低功耗模式、錯(cuò)誤和無錯(cuò)誤的所有可能組合。增加故障條件實(shí)驗(yàn)，如CANH或CANL信號(hào)開路，CANH與CANL相互短路，CANH或CANL對(duì)參考地短路，CANH或CANL對(duì)電池電源短路，CANH和CANL信號(hào)同時(shí)斷開。. 通過在實(shí)際汽車環(huán)境中的幾種常見故障行為，模擬CAN收發(fā)器在故障事件發(fā)生并恢復(fù)正常情況時(shí)是否仍然完好無損，并能夠在定義的行為下繼續(xù)通信。

圖4是模擬了第三步模擬了幾次故障后，當(dāng)總線上的所有ECU都處于正常模式時(shí)，故障消除并在至少1.5秒后恢復(fù)正常，第五步是通過喚醒節(jié)點(diǎn)總線系統(tǒng)進(jìn)入省電模式后。在過程中的步驟 2、4 和 6 結(jié)束時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)必須能夠執(zhí)行指定的發(fā)送和接收行為。

CAN 總線收發(fā)器的完整靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試計(jì)劃代表了系統(tǒng)中存在各種收發(fā)器時(shí)互操作性的可信度。減少系統(tǒng)開發(fā)工程師的評(píng)估時(shí)間，獲得汽車廠商的高估價(jià)。

◎ 結(jié)論

AZKN1044T [3] 是一款符合ISO11898-2:2016標(biāo)準(zhǔn)的車規(guī)級(jí) CAN 總線收發(fā)器，支持高達(dá) 5Mbps 的可變數(shù)據(jù)速率以及本地和遠(yuǎn)程總線喚醒系統(tǒng)。此外，收發(fā)器的總線端口還提供70V誤觸發(fā)保護(hù)，同時(shí)提供ISO10605和ISO7637系列的內(nèi)部浪涌抑制能力。已取得德國(guó)實(shí)驗(yàn)室C&S(Communication & systems group)驗(yàn)證報(bào)告，可提供給客戶，見圖5。我們堅(jiān)信通過堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)品驗(yàn)證體系與第三方實(shí)驗(yàn)室合作，將為您的產(chǎn)品加分，創(chuàng)造雙贏局面。