最近對CAN 信號時域延遲以及延時測量的討論非常多，因此我想到了在CAN bus網絡的不同位置來觀察CAN總線信號延時。是不是在雙絞線的任何位置，CAN信號結構都一樣呢？信號都是同步的嗎？

實際上，信號在CAN總線上傳輸時，不可避免會有時域延遲，這和雙絞線的長度有關。當然也跟CAN信號的傳輸速率相關，不過傳輸速率接近光速，已經盡可能地減少延遲了。

試想一下，CAN信號從變速桿這個位置通過bus網絡傳輸到同一網絡下的其他控制模塊。由于這些控制模塊的位置各不相同，中間要經過接線盒、連接器、插頭以及彎曲的電線等等，這是一段相當長的傳輸距離。這些都會對CAN信號的阻抗產生影響，而且CAN信號小電流傳輸時對細微的阻抗變化比較敏感，盡管CAN總線抗干擾能力很好。

CAN總線信號傳輸出現一些延時是正常的，只要這個延時在一定的標準范圍之間即可。大多數情況下，都不會導致其他故障問題。但是，在CAN bus網絡不同位置測量信號延時并進行分析是非常有幫助的！接下來我們就結合虹科Pico示波器、PicoScope軟件的DeepMeasure深度測量功能以及EXCEL繪制CAN總線信號延時圖形。

如圖1所示，A和B通道是在變速桿測得的CAN高和CAN低信號，C和D通道是在FEM（車身前端模塊）測得的CAN高和CAN低。為了減少噪音干擾，我們使用的是TA375高阻抗探頭（10倍衰減），這有助于精確測量CAN總線信號延時。更多內容請瀏覽以下帖子：高阻抗探頭TA375測CAN和FlexRay。

我還添加了數學通道A-B（紫色）和數學通道C-D（青色），這是變速桿和FEM處的差分信號波形。

圖1.兩個位置的CAN信號

將所有通道的零刻度線移動到同一位置，放大其中一個周期的一個字節波形，如圖2所示。

圖2

繼續放大波形的上升沿位置，然后拖動時間標尺測得大約延時70納秒，如圖3所示。

圖3

請記住，這輛車的CAN bus網絡是正常的，圖3中的信號延時在正常可接受范圍內。但是，我們只測量了某個周期內一個CAN字節的上升沿波形。使用DeepMeasure功能，可以測出所有周期信號的開始時間和結束時間。更多關于DeepMeasure功能的介紹請瀏覽以下論壇帖子：【新功能】DeepMeasure深度測量

圖4.DeepMeasure設置

如圖4所示，我們對數學通道A-B使用DeepMeasure功能，僅在緩沖區18上測量，循環閾值設為1V，循環滯后量設為40mV。數學通道C-D也是一樣的參數設置。以下有3點需要注意：

l  初始捕獲波形時需要使用觸發，因為各個通道是參考觸發點定位的。我們在圖1中A通道的上升沿設置了觸發，閾值設為3V。

l  DeepMeaure測量的是各個周期的開始時間和結束時間，而不是字節的，一個循環周期包含了顯性字節和隱形字節。從前一個顯性字節上升沿達到1V閾值開始（3.1ns），到下一個顯性字節上升沿達到1V（10.0μs），這一段算作一個循環周期，如圖5所示。

圖5.循環周期

l  變速桿處（Shift Lever）和FEM處使用DeepMeasure測得的循環編號數量不一樣。理論上應該是相同的循環周期數，但變速桿處有195個循環，FEM處有197個。如圖6所示，這會是一個錯誤嗎？

圖6.循環編號數量不同

使用軟件的放大功能觀察兩個差分通道波形，我們可以看到一直到循環周期140-143兩個波形都是同步的。但是在循環144，出現了延時導致波形不同步，如圖7所示。

圖7.信號延時

將循環144放大如圖8，我們發現數學通道C-D上有一個負的過沖差分信號，產生了額外的尖峰，數學通道A-B上沒有這種情況出現。再次重申，這輛車的CAN網絡是正常的，這里并不是一個故障，但確實體現了不同模塊位置CAN信號的不同。如果遇到CAN bus網絡有故障的汽車，我們可以用上述方法進行診斷分析。

圖8.第144個循環出現尖峰干擾信號

這也提示我們需要將數學通道C-D的DeepMeasure參數設置進行修改，我們將閾值提高到1.3V，同時對D通道信號采用了6MHz的低通過濾。現在144之后的循環就同步了，如圖9所示。

圖9.修改循環閾值

現在確定兩個DeepMeasure表格的循環編號數量是一樣的，我們就可以將兩個表格的數據都導出到EXCEL表格中，如圖10所示。然后我們可以根據導出數據中的開始時間繪制折線圖，比較兩個不同位置的信號。

圖10.導出數據

以下視頻介紹了軟件設置、導出到EXCEL和繪圖的過程，歡迎下載觀看：

圖11中我將兩個DeepMeasure表格測得的開始時間繪制成了折線圖，可以看到兩條折線圖幾乎是重合的，循環周期數是一樣的。

圖11.循環周期數相同

為了進行對比，我將之前兩個表格循環周期數不同的數據也導出到EXCEL中。這個時候由于通道C-D上有尖峰干擾，閾值設置較低導致信號不同步，如圖8所示。同樣地，將兩個表格數據中的開始時間繪制成折線圖，如圖12所示，可以看到出現兩條折線出現分離不同步，不過不是很明顯。

圖12.循環周期數不同

為了更明顯看到不同步現象，我們調整Y軸的量程，如圖13所示。現在可以清楚地看到，大概在第148個循環處，兩條折線明顯分離。

圖13.信號不同步

請注意，為了避免測試方法影響了信號觀察和分析，建議我們注意以下幾點：

1.     使用高阻抗TA499/TA375探頭；

2.     確保接地良好，不要將測試線延長；

3.     嘗試直接連接到ECU針腳上，盡可能不用引線，不要用刺針刺破線纜；

4.     避免電磁干擾，保持電池狀態正常。

通常情況下，如果做到上述幾點，是不需要采用低通濾波功能的，也不需要修改循環閾值。

DeepMeasure功能能夠在多達一百萬個波形周期內自動測量重要波形參數，可以輕松地對結果進行分類、分析并將其與波形顯示相關聯。相比使用縮放功能一個一個周期進行測量方便準確得多。

最后給大家分享一個馬自達汽車CAN 總線案例，出現了非常多的通訊網絡故障：以技會友。圖14中揭示了這個馬自達汽車同一CAN網絡不同位置出現了災難性的不同步通訊故障。圖15根據DeepMeasure測得的數據，清晰地表明了兩條折線出現分離。

圖14.馬自達通訊故障

圖15.CAN循環周期出錯,信號不同步

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