CAN一致性測試系統之終端電阻與內阻測試

　　在CAN總線測試中，會遇到找不出原因的錯誤，那你可能忽略了一個解決異常的利器——終端電阻。究竟終端電阻對CAN總線有什麼重要作用和影響呢?

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201810/392781.htm

　　電信號在電纜中的傳播與光相似，光從空氣射入水中會發生光的發射和折射，電信號在阻抗不連續或者發生突變時，會發生電信號的發射。反射過程比較複雜，甚至可能發生多次反射，發射的信號可能會混淆在正常信號上，引起電平變化，導致數據傳輸出現錯誤。

　　一、什麼是終端電阻?

　　使傳輸電纜的阻抗保持連續可以有效的消除發射，但是電纜總是有終點的，終點的阻抗肯定會發生突變，為了使終點阻抗保持連續，CAN-bus規定在電纜兩端或者一端接入匹配電阻——終端電阻，如圖1所示，高速CAN-bus終端電阻的接法。

圖1 高速CAN-bus終端電阻的接法

　　小結：

　　1.終端電阻的作用就是吸收反射及回波，產生信號反射的最大來源就是阻抗不連續以及不匹配。

　　2.如果是加在單獨的兩根線上，相當於一個開環的狀態，根據產生信號反射的來源，也就是這種連接方式會導致單線上阻抗更加不連續，在末端突然變為0，會導致反射成倍增加。

　　3.高速CAN所加的兩個120Ω的電阻實際上模擬的是線束連接無窮遠的時候在傳輸線上產生的特性阻抗(不是實際阻抗)，這是典型經驗值，具體值取決於所採用的線束類型。

　    二、終端電阻與總線不匹配的災難現場

　　了解了終端電阻的作用，那對CAN總線有什麼實際影響呢?

　　1.終端電阻過小造成信號幅值偏小，導致信號識別問題，以致整個網絡數據混亂，有時可以通訊，但極不穩定，如圖2。

圖2

　　2.終端電阻過大造成信號幅值偏大，驅動力過大，信號出現過衝現象，信號下降沿變緩，即放電時間加長，最終位寬度識別錯誤，如圖3。

圖3

　　在現場遇到以上情況，通過CANScope加上StressZ擴展板並聯在被測總線上，首先進行模擬電阻測試，找到與總線阻抗匹配的阻值，然後加在總線末端，信號正常，如圖4。

圖4

　　總線末端的終端電阻不可忽略，每個節點的終端內阻阻值也不可忽略，很多車廠的CAN節點測試規範專門有一項內阻測試項，包括：電源和地正常連接的CAN_H內阻、電源和地正常連接的CAN_L內阻、丟失正極時被測節點的輸入內阻、丟失地時被測節點的輸入內阻、CAN_H與CAN_L之間差分電阻。節點內阻的大小是總線能否有足夠的驅動力帶動各個節點的因素之一，內阻測試也是直接可判斷節點內阻是否發生故障的有效方法。

　　三、內阻測試原理與方法

圖5 內阻測試試驗連線圖

　　圖5中Rtest為測試電阻，為5KΩ。根據內阻測試標準，進行測試。在CANH對地、CANL對地內阻測試時，U=-2V和7V各測試一次，之後對CANH和CANL開路，測試對地電壓VCAN_H和VCAN_L。然後將U調節為-2V和7V分別各接入測試一次以如下公式計算後，取平均值(VCAN_H和VCAN_L為開路CANH和CANL對地電壓)：

Rin_H=Rtest×( VCAN_H – V)/( V– U)

Rin_L=Rtest×( VCAN_L – V)/( V– U)

　　在CANH對CANL的差分內阻測試時，U=5V，之後將CANH和CANL開路，測試差分電壓Vdiff。然後將U調節為5V接入測試。以如下公式計算(Vdiff為開路差分電壓)：

Rdiff =Rtest×( Vdiff – V)/( V– U)

　　當前行業的技術現狀是通過外接電壓源、電流源等外圍設備，手動完成測試，主要有接線複雜、環節多、測試效率低還並不能保證測試數據的準確性。怎麼才能做到測試方便、準確、快捷呢?

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　　4CANDT一致性測試系統

　　CANDT一致性測試系統可自動化完成CAN節點物理層、鏈路層及應用層一致性測試，是當前CAN總線測試領域唯一能夠進行完善的物理層自動化測試並導出報表的儀器設備，詳情架構如圖6。

圖6

　　ISO11898-2內阻標準測試標準

　　根據測試標準，用CANDT對總線上各個節點的內阻進行一致性測試，測試結果可生成報表，如圖7所示。

圖7

　　測試完成後，用戶可導出自動化測試報告，對於未通過的測試項目可使用CAN總線分析儀對故障進行幹擾排除並進行可靠性測試，以加強被測設備的魯棒性，並且致遠電子的CAN總線專家會協助用戶，對未通過項目進行分析，給出整改建議;

　　根據測試報告，還可以跟蹤測試條目的標準出處、測試步驟以及判斷依據等;

　　主機廠可以依據此報告評估CAN節點質量，作為主機廠準入依據。