采樣點(diǎn)測(cè)試的原理和設(shè)計(jì)

采樣點(diǎn)是接收節(jié)點(diǎn)判斷信號(hào)邏輯的位置，采樣點(diǎn)對(duì)CAN總線來(lái)說(shuō)極其重要，尤其是在組網(wǎng)的時(shí)候，多個(gè)節(jié)點(diǎn)盡量保持同一個(gè)采樣點(diǎn)，若網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)采樣點(diǎn)不一致會(huì)導(dǎo)致同樣的采樣頻率出現(xiàn)采樣錯(cuò)誤，進(jìn)而會(huì)使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障。

一、采樣點(diǎn)的規(guī)則及原理

CAN 協(xié)議里將一個(gè)位時(shí)間分為同步段、傳播段、相位緩沖段 1 和相位緩沖段 2。這些段又由稱之為Time Quantum(以下稱為Tq)的最小時(shí)間單位構(gòu)成。1位由多少個(gè)Tq構(gòu)成、每個(gè)段由多少個(gè)Tq構(gòu)成等是可以設(shè)定的。通過(guò)設(shè)置bit時(shí)序，使得可以設(shè)定一個(gè)采樣點(diǎn)以使總線上多個(gè)單元可同時(shí)采樣，所謂采樣點(diǎn)就是在這一時(shí)刻總線上的電平被鎖存，這個(gè)鎖存的電平作為位的值。采樣點(diǎn)的位置在相位緩沖段1(PBS1)的結(jié)束處。

圖1 CAN 位時(shí)間結(jié)構(gòu)圖

l同步段(SS)：多個(gè)連接在總線上的單元通過(guò)此段實(shí)現(xiàn)時(shí)序調(diào)整，同步進(jìn)行接收和發(fā)送工作，邊沿包含在此段中;

l傳播時(shí)間段(PTS)：用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)上所有的物理延遲;

l相位緩沖段1(PBS1)和相位緩沖段2(PBS2)：當(dāng)信號(hào)不能被包換于(SS)段中時(shí)，可在此段進(jìn)行補(bǔ)償;

l采樣點(diǎn)：讀取并解釋總線上各位值的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

采樣點(diǎn)位置如圖1所示，它是讀取總線電平，并將讀到的電平作為位值的點(diǎn)，所以從一個(gè)位的開(kāi)始到采樣點(diǎn)的時(shí)間占一個(gè)完整位的總時(shí)間的百分比就是所求的采樣點(diǎn)的值：sample =(1+TSEG1)/(1+TSEG1+TSEG2)。

二、采樣點(diǎn)測(cè)試原理

測(cè)試原理：波特率采樣點(diǎn)是CAN節(jié)點(diǎn)判斷位邏輯值的判斷點(diǎn)。采用干擾的手段，將采樣點(diǎn)位置的邏輯電平破壞，則這個(gè)CAN報(bào)文將出現(xiàn)錯(cuò)誤。以此就可以確定干擾的位置為采樣點(diǎn)位置。如圖2所示，使用我們的CANScope-Pro的錯(cuò)誤與干擾功能，可以調(diào)整需要翻轉(zhuǎn)的位偏移時(shí)間與持續(xù)時(shí)間，發(fā)送此錯(cuò)誤的報(bào)文給DUT。通過(guò)遞進(jìn)式移動(dòng)干擾位置，查看總線出現(xiàn)錯(cuò)誤幀的情況，則出現(xiàn)錯(cuò)誤幀的偏移時(shí)間(圖中紅色箭頭)為采樣點(diǎn)位置。

圖2 采樣點(diǎn)測(cè)試原理

本測(cè)試使用CANScope-Pro和CANScope-StressZ。需要DUT上電后，初始化控制器后，不發(fā)送CAN報(bào)文，方便進(jìn)行測(cè)試。CANScope可以勾選總線應(yīng)答。如圖所示，進(jìn)行測(cè)試連接。使能CANScope-StressZ的RHL為60歐。

圖3 采樣點(diǎn)測(cè)試連接

執(zhí)行CANScope-Pro的“采樣點(diǎn)測(cè)試”功能，如圖4所示。點(diǎn)擊開(kāi)始測(cè)試后。

圖4 采樣點(diǎn)測(cè)試

稍等片刻，即可出現(xiàn)測(cè)試結(jié)果，如圖5所示，測(cè)試出來(lái)的采樣點(diǎn)結(jié)果為85%~95%。

圖5 采樣點(diǎn)測(cè)試結(jié)果

三、常規(guī)采樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)

采樣點(diǎn)對(duì)CAN總線來(lái)說(shuō)非常重要，在組網(wǎng)的時(shí)候，多個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量保持同一個(gè)采樣點(diǎn)，且最好在但不超過(guò)7/8位時(shí)間點(diǎn)上，標(biāo)準(zhǔn)中也給了如下幾個(gè)例子。

關(guān)于采樣點(diǎn)的計(jì)算，sample =(1+TSEG1)/(1+TSEG1+TSEG2).

例如上面的計(jì)算舉例：晶振時(shí)鐘頻率16M， SJW為1個(gè)Tq， TSEG1 為13， TSEG2為2，則采樣點(diǎn)計(jì)算帶入上面的公式，sample =(1+13)/(1+13+2)=87.5%.

最后建議大家盡可能的把采樣點(diǎn)設(shè)置為 CiA 推薦的值：當(dāng)波特率 > 800K采樣點(diǎn)75%，當(dāng)波特率 > 500K采樣點(diǎn)80%， 當(dāng)波特率 <= 500K采樣點(diǎn)87.5% 。