泰克MSO 2系示波器在汽車控制總線測(cè)試的應(yīng)用
有個(gè)做汽車電子的客戶,主要給國(guó)內(nèi)主流汽車廠商做汽車電子控制系統(tǒng)方案,平常除了常規(guī)的電流電壓測(cè)試,也需要對(duì)于汽車內(nèi)部控制信號(hào)做一些解碼分析。日常常規(guī)測(cè)試電流一般電流在幾A左右,偶爾會(huì)到十幾A。電壓測(cè)試一般在24V就夠,不會(huì)超過(guò)100V;而解碼方面,該客戶主要做SPI和CAN總線解碼分析,在測(cè)試中需要對(duì)于總線中的信號(hào)準(zhǔn)確分析判斷,使得產(chǎn)品的控制信號(hào)正常無(wú)誤地運(yùn)行,進(jìn)而保障汽車的行駛安全。
由于現(xiàn)在汽車內(nèi)部電子化的程度越來(lái)越高,對(duì)于電子控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō),嚴(yán)格保證顯得尤為重要。客戶希望能在預(yù)算之內(nèi)達(dá)到測(cè)試目的,同時(shí)由于測(cè)試需要幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室來(lái)回使用,設(shè)備的輕便也顯得很重要。
隨著汽車各系統(tǒng)的控制逐步向自動(dòng)化和智能化轉(zhuǎn)變,汽車電氣系統(tǒng)變得日益復(fù)雜。傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)大多采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單一通信方式,相互之間少有聯(lián)系,這樣必然會(huì)形成龐大的布線系統(tǒng)。
據(jù)統(tǒng)計(jì),一輛采用傳統(tǒng)布線方法的高檔汽車中,其導(dǎo)線長(zhǎng)度可達(dá)2000米,電氣節(jié)點(diǎn)可達(dá)l500個(gè),而且該數(shù)字大約每10年就將增加1倍。這進(jìn)一步加劇了粗大的線束與汽車上有限的可用空間之間的矛盾。無(wú)論從材料成本還是工作效率看,傳統(tǒng)布線方法都不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車的發(fā)展。另外,為了滿足各電子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求,須對(duì)汽車公共數(shù)據(jù)(如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車輪轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門踏板位置等信息)實(shí)行共享,而每個(gè)控制單元對(duì)實(shí)時(shí)性的要求又各不相同。因此,傳統(tǒng)的電氣網(wǎng)絡(luò)已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展,于是新型汽車總線技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。
目前汽車上普遍采用的汽車總線有局部互聯(lián)協(xié)議LIN和控制器局域網(wǎng)CAN,正在發(fā)展中的汽車總線技術(shù)還有高速容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議FlexRay、用于汽車多媒體和導(dǎo)航的MOST以及與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)兼容的藍(lán)牙、無(wú)線局域網(wǎng)等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
CAN總線又稱汽車總線,是一種能有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。它以某種形式(多為星形)將各個(gè)單個(gè)控制單元連接起來(lái),形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。CAN總線是德國(guó)Bosch公司開(kāi)發(fā)的一種串行通信協(xié)議,用于解決現(xiàn)代汽車中許多電子控制模塊(ECU)之間的數(shù)據(jù)交換。
如今CAN總線已廣泛應(yīng)用于汽車電子系統(tǒng),成為歐洲汽車制造業(yè)的主要行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),代表了汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)的主流發(fā)展趨勢(shì)。世界上許多著名的汽車制造商,如大眾、奔馳、寶馬、保時(shí)捷和勞斯萊斯等公司都采用CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。
而LIN總線LIN是摩托羅拉、奧迪等知名企業(yè)聯(lián)合推出的新型低成本開(kāi)放式串行通信協(xié)議。它主要用于車輛中的分布式電子控制系統(tǒng),特別是用于智能傳感器或執(zhí)行器的數(shù)字通信場(chǎng)合,如電動(dòng)門窗、座椅調(diào)節(jié)、照明等的控制。典型的LIN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量可以達(dá)到12個(gè)。以門窗控制為例。有門鎖、車窗玻璃開(kāi)關(guān)、車窗升降電機(jī)、操作按鈕等。在門上,只需要一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)就可以將它們連接成一體。
通過(guò)CAN網(wǎng)關(guān),LIN網(wǎng)絡(luò)還可以與其他汽車系統(tǒng)交換信息,實(shí)現(xiàn)更豐富的功能。目前,LIN已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),被大多數(shù)汽車制造商和零部件制造商所接受。與CAN相比,LIN的成本節(jié)約主要是由于采用單線傳輸,硅片中硬件或軟件的實(shí)現(xiàn)成本低,從節(jié)點(diǎn)中需要使用應(yīng)時(shí)或陶瓷諧振器。這些優(yōu)勢(shì)是以低帶寬和有限的單宿總線訪問(wèn)方法為代價(jià)的。LIN包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)。所有節(jié)點(diǎn)都包含一個(gè)分解為發(fā)送和接收任務(wù)的從屬通信任務(wù),而主節(jié)點(diǎn)還包含一個(gè)附加的主發(fā)送任務(wù)。在實(shí)時(shí)LIN中,通信總是由主機(jī)任務(wù)發(fā)起。
其中解碼測(cè)試主要針對(duì)控制板。首先使用示波器(此處使用的是泰克MSO 2系示波器)來(lái)找出汽車上can總線的接口,將示波器的兩個(gè)接口(接地和探頭)分別接在can總線的兩條線(CAN_H和CAN_L)上,然后打開(kāi)解碼選件,在BUS通道上根據(jù)CAN電氣特性選擇正確的信號(hào)源和電平設(shè)置:
CAN總線電氣參數(shù)示意
CAN數(shù)據(jù)解碼
通過(guò)測(cè)試,泰克MSO 2系示波器能看到比較好的效果,同時(shí)由于這款示波器小巧、輕便,帶去其他部門測(cè)試也比較方便。測(cè)試工程師覺(jué)得這款示波器用起來(lái)很順手,組內(nèi)測(cè)試解碼的效果也很好,尤其是有電池選件之后轉(zhuǎn)組測(cè)試更方便。
總線測(cè)試-工程師正在嘗試在用手在屏幕處理數(shù)據(jù)
總結(jié):
配置要求:針對(duì)實(shí)際特性,測(cè)試控制信號(hào)頻率來(lái)說(shuō),選配100M帶寬足夠,因?yàn)闇y(cè)試要求,需要選加解碼選件,加配電池選件,使用更方便。
系統(tǒng)配置參考:
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