以示波器测量奥迪汽车LIN总线控制的雨刷电机为例。
连接一条BNC转香蕉头线到示波器的通道一上。连接一根刺针到红色香蕉头,刺入到车辆上的插头里面的LIN总线数据信号端子上。香蕉头的黑色接头接一个鳄鱼夹到蓄电池负极或良好的底盘接地上。
由于LIN总线一般最大值在12V左右,因此可以设置示波器的垂直档位为2V/div,时基可以设置为500μs左右。然后打开示波器的解码菜单,进行LIN总线配置,选择与被测信号相匹配的波特率。调节总线阈值电平到波形显示范围内,就可以看到解码数据了。可以将触发方式改为总线解码触发,设置合适的帧ID来稳定波形。
如下图就是奥迪汽车雨刷电机LIN总线控制信号。
LIN总线波形是一个方波,代表着串行数据流里的二进制状态。所见的波形应该没有明显的变形和噪音毛刺。解码数据包以十六进制显示总线活动时的实时数据内容。“帧ID”显示颜色为黄色,上图中即是23,“数据”显示颜色为白色,“校验和”显示颜色为绿色,如果校验和错误,以红色“E”显示。
如果无信息发送到LIN数据总线上(总线空闲)或者发送到LIN数据总线上的是一个隐性位,LIN总线信号上的最大值即隐性电平。
当传输显性位时,发送控制单元内的收发器将LIN数据总线接地。表现为LIN总线信号上的最小值,即显性电平。
LIN总线的信息格式由起始报文(信息标题)和应答(回应/信息内容)两部分组成。
起始报文(信息标题)由LIN主控制单元按周期发送,由同步暂停区、同步分界区、同步区、识别区构成;应答(回应/信息内容),由LIN主控制单元或从控制单元发送。
看你要测试的是什么总线,汽车上常用的是CAN-BUS,在示波器上增加CAN模块,例如AUTO模块就可以了。(使用两支探头,一个测CAN-HIGH,一个测CAN-LOW。然后打开示波器上的总线测试功能,设置CAN-HIGH和CAN-LOW的参数,测量值马上就出来了。)
汽车上最常见的总线就是CAN线和LIN线,不过CAN线更常见,可以看下这个视频了解汽车测CAN线的方法:
使用RIGOL示波器进行CAN(Controller Area Network)汽车总线测试和分析,可以帮助工程师们诊断和解决车辆通信系统中的问题。以下是详细的步骤和注意事项,帮助你成功地使用RIGOL示波器进行CAN总线测试和分析。
所需设备
1. RIGOL示波器:确保示波器具备CAN解码功能,如DS/MSO5000、MSO/DS7000系列等。
2. 探头:差分探头(建议)或单端探头,用于测量CAN_H和CAN_L信号。
3. 被测设备(DUT, Device Under Test):如车载控制模块、传感器或其他CAN节点。
4. CAN总线终端电阻:确保总线上正确接入120欧姆终端电阻。
测试步骤
1. 设置示波器
· 连接探头:将差分探头连接到RIGOL示波器的输入通道,并确保探头正确接地。如果使用单端探头,分别连接到CAN_H和CAN_L信号引脚。
· 连接被测设备:将探头的尖端连到CAN总线上,通常是CAN_H和CAN_L。
2. 基本设置
· 通道设置:选择用于测量的通道,并设置适当的垂直刻度(如1 V/div)。
· 时间基准设置:调整水平时间基准,使CAN帧能在屏幕上清晰显示。建议开始时使用较大时间范围,然后逐步缩小观察。
· 触发设置:选择合适的触发源,通常为上升沿或下降沿触发,触发电平设为信号中点(约2.5 V)。
3. 捕获和分析数据
· 捕获数据:按下示波器的"采集"按钮,开始捕获数据。确保捕获的数据量足够进行统计分析。
· 查看波形:通过放大波形,可以观察到CAN帧的详细结构,包括起始位、仲裁字段、控制字段、数据字段、CRC字段和确认字段。
4. 使用专用工具进行信号完整性和协议分析
· 眼图分析:在示波器上生成眼图,检查信号质量。眼图可以帮助识别噪声、抖动和失真等问题。
· 抖动分析:使用示波器的抖动测量功能,评估抖动性能。包括周期抖动、周期到周期抖动及其峰峰值。
5. 协议解码
· 协议解码功能:许多RIGOL示波器支持CAN协议解码。启用此功能后,示波器会自动解析CAN帧,并显示各个字段的内容,如标识符、数据长度、数据字节、CRC等。
· 分析协议一致性:检查协议解码结果,确保发送和接收的帧符合CAN标准(如ISO 11898)。
6. 错误检测
· 错误帧检测:部分RIGOL示波器支持错误帧检测功能,能够识别总线上的错误帧,如位填充错误、格式错误、ACK错误和CRC错误。
· 总线负载分析:一些高级示波器还提供总线负载分析功能,帮助用户评估总线利用率和节点通信频率。
7. 保存和记录结果
· 保存波形和数据:在示波器上保存捕获的波形和分析结果,以便日后参考和报告。
· 记录测量条件和参数:记录所有设置参数,包括探头型号、通道配置和触发设置等,确保测量结果的可重复性。
注意事项
· 探头补偿:在测量前,确保探头已正确补偿,以避免引入额外的测量误差。
· 差分信号测量:对于CAN这种差分信号,建议使用差分探头以减少噪声和干扰。
· 示波器校准:定期校准示波器,确保其测量精度和可靠性。
· 终端电阻:确保CAN总线上正确接入120欧姆终端电阻,以保证信号完整性。
举例说明
假设你要测试一辆汽车中的CAN总线:
1. 连接探头:将高带宽的差分探头连接到CAN总线的CAN_H和CAN_L引脚,并确保探头正确接地。
2. 通道设置:选择示波器的CH1通道,设置垂直刻度为1 V/div。
3. 时间基准设置:设置水平时间基准为10 us/div,以确保CAN帧能在屏幕上完整显示。
4. 触发设置:设置触发源为CH1,触发方式为下降沿触发,触发电平设为信号的中点(约2.5 V)。
5. 捕获数据:按下“采集”按钮,开始捕获数据。确保捕获足够多的CAN帧以进行全面分析。
6. 眼图和抖动分析:在菜单中选择眼图分析和抖动分析功能,生成并查看眼图和抖动结果。
7. 协议解码:启用CAN协议解码功能,查看并分析协议字段,确保数据包符合ISO 11898标准。
8. 错误检测:启用错误帧检测功能,识别总线上的错误帧,并进行相应的排查和修复。
9. 保存和记录:保存捕获的波形和分析结果,并记录所有测量条件和参数。
通过上述步骤,你可以使用RIGOL示波器测量和分析CAN总线信号,为评估汽车网络的性能和排查故障提供可靠的数据支持。
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