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。



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。




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。




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：



打样后的运动控制板是这样的：



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。



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。




我们通过程序发出一串CAN数据后，用OSC802捕捉到的波形如下：





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：




所以，波形数据解读为：



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



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。