在汽車設計階段,，工程師需要一套完整的測試工具，能對復雜的汽車總線系統(tǒng)進行深入分析,，以清楚了解總線上正在發(fā)生的事情,。工程師不僅需要看到總線上的數(shù)據(jù)內容，還需要隔離感興趣的事件,，同時還要確定問題的類型和解決辦法,，這些需求都對儀器儀表廠商帶來巨大的挑戰(zhàn)。
圖1 典型的汽車網絡部件
力科為汽車總線系統(tǒng)測試提供的方案包括通用數(shù)字示波器WaveRunner Xi,，高壓差分探頭ADP305,，以及專門的應用軟件包。對CAN總線測試而言,，CANBus TDM軟件包提供總線觸發(fā)、解碼和測量功能,； LINBus TD軟件包則提供LIN總線的觸發(fā)和解碼功能,，同時針對新型的FlexRay總線測試需求,，力科還提供FlexRay TDP軟件包，不僅能進行FlexRay總線的觸發(fā)和解碼操作,，而且可以分析物理層信號完整性包括眼圖和抖動質量,。下文重點介紹這些軟件包的主要功能。
2,、 CANBus TDM的主要功能
2.1,、總線觸發(fā)功能
在汽車總線調試過程中，通常必須確認某個特點消息已經通過總線生成或發(fā)送,。消息幀中包含嵌入式數(shù)據(jù)值和其他消息,。常用的示波器功能如狀態(tài)觸發(fā)或碼型觸發(fā)不適用這一目的，它們是為多條通道上的并行數(shù)據(jù)設計的,。這就需要一種可以對串行比流內容作出響應的觸發(fā)功能,。
CANBus TDM軟件包的Trigger功能支持按照消息幀的不同內容觸發(fā)信號，可以根據(jù) 數(shù)據(jù)幀類型（Remote,、Data或Error）,、ID、 ID 位長度（29位或11位）,、數(shù)據(jù)凈荷,、DLC等協(xié)議字段進行觸發(fā)。比如,，工程師只對ID=0x7a6的CAN消息感興趣,，可以按照圖2所示界面設置觸發(fā)條件。
圖2 CANbus TDM觸發(fā)設置界面
2.2,、總線解碼功能
CANbus TDM中的Decode功能采用先進的軟件算法,，將探頭捕獲到的CAN波形分解成協(xié)議解碼信息，然后把解碼后的數(shù)據(jù)疊加在波形上,。根據(jù)時基設置或縮放程度,，可以精簡或擴展解碼信息，更好地協(xié)助了解短采集或長采集中的事件,。協(xié)議的各個字段如 ID,、數(shù)據(jù)凈荷、CRC等都采用不同顏色區(qū)域標記,，理解起來非常容易,。通信周期開始幀和錯幀高亮度顯示。解碼操作非?？?，即使在長采集中也不例外。用戶可以選擇解碼成十六進制或二進制格式,。力科專門的汽車總線分析儀VBA型號還支持工業(yè)標準的DBC格式文件直接將數(shù)據(jù)翻譯成文本符號,，更加方便工程師調試汽車網絡,。下圖3顯示了力科示波器解碼CAN消息幀后的效果。
圖3 CANbus TDM 總線解碼界面
2.3,、識別錯誤幀類型并標記
CAN總線出錯的類型有很多可能,，包括ACK錯誤、CRC錯誤,、填充位錯誤,、數(shù)據(jù)格式錯誤等。一些示波器廠家的CANbus軟件包僅能標記出數(shù)據(jù)幀為”Error”,，但不能區(qū)分究竟是具體的錯誤類型,，這對工程師調試總線問題是很不方便的。而力科的 CANBus TDM提供了此功能,，不僅能夠識別總線錯誤類型,，而且能用高亮顏色區(qū)域標注在波形上方，為工程師迅速定位總線錯誤來源提供了有效手段,。下圖4為力科示波器屏幕上標注的”CRC Error”總線出錯狀態(tài),。
圖4 總線CRC錯誤識別并高亮標注
2.4、總線參數(shù)測量功能
CANbus TDM提供了一種革命性的分析能力,，不僅能按數(shù)據(jù)幀內容觸發(fā)和解碼,，而且提供了測量/圖示工具，可以大大提高用戶調試和驗證CAN ECU或網絡性能的能力,。作為TDM工具集的一部分,，CAN Measure/Graph(CAN測量/圖示功能)在力科示波器已經提供的150多個參數(shù)中增加了5個CAN特定測量參數(shù)。此外,，與直方圖參數(shù)一樣,，也可為這些參數(shù)繪制直方圖、趨勢圖和追蹤圖,。下面概括了CAN參數(shù)集：
# CANLoad – 計算每次采集的CANbus負荷,，用百分比表示，并能夠過濾計算負荷使用的消息,。
# CANtoAnalog – 測量模擬信號邊沿跳變與指定CAN消息之間的時間延遲,。
# CANtoCAN – 兩個指定CAN消息之間的時間延遲。
# CANtoValue – 計算嵌入CAN消息數(shù)據(jù)字節(jié)中的值,。
# t@CAN – 計算從觸發(fā)到指定CAN消息的時間,。
下圖5示例了如何測量從“喚醒“信號跳變沿到之后第一個CAN消息幀起始位的時間間隔，通過使用CANtoAnalog參數(shù)實現(xiàn),。
圖5 CANtoAnalog 總線參數(shù)測量界面
2.5,、符號化解碼功能
力科汽車總線分析儀(Vehicle Bus Analyzer,簡稱VBA)是業(yè)內首款能將CAN串行信號（物理層）轉換成符號文本（協(xié)議層）的通用示波器，工程師因此具有了完整的分析CAN協(xié)議棧的能力-符號文本,、十六進制和電氣信號,，同時也能夠查看電路中其他能夠影響CAN總線的電氣信號包括喚醒信號,、復位信號、傳感器信號等等）,，這是某些CANBus占用分析儀器無法實現(xiàn)的功能。現(xiàn)在的汽車電子系統(tǒng)越來越復雜,，網絡上的節(jié)點規(guī)模和信息量也日益增加,，僅能識別數(shù)據(jù)幀成十六進制或二進制是遠遠不夠的，需要能將數(shù)據(jù)內容直接翻譯成有意義容易讀取文本符號,，如下圖6所示,，ID:011被譯碼成”發(fā)動機”并顯示在數(shù)據(jù)上方，方便工程師迅速了解總線上的每個部件實體的具體行為,。力科VBA示波器支持工業(yè)標準的DBC數(shù)據(jù)格式,，這類文件將ID和數(shù)據(jù)凈荷映射成直觀的文本符號，客戶可以很方便通過文本編輯器創(chuàng)建DBC數(shù)據(jù)文件,。
圖6 符號文本解碼界面
3,、LINBus 和FlexRay 總線測試功能
LIN總線協(xié)議創(chuàng)建于1998年，最初的發(fā)起人為五家汽車制造商,、一家軟件工具制造商和一家半導體廠商,，該協(xié)議的主要目的集中在定義一套開放的標準，以低成本的方式實現(xiàn)車輛內部互聯(lián)網絡（Local Interconnect Networks,，LIN）,。很多情況下汽車系統(tǒng)無論是帶寬還是復雜性都不必用到 CAN網絡，而更低成本的 LIN網絡是性價比更好的解決方案,。針對工程師測試和分析LIN總線的需求,，力科示波器也支持類似CANBus TD功能的軟件包- LINBus TD，包括總線觸發(fā)和解碼兩部分,。下圖7是 LINBus TD的解碼示意：
圖7 LINBus總線解碼界面
FlexRay 總線是面向下一代高速車載通信技術,，數(shù)據(jù)率高達10Mbps，比CAN網絡速度快10倍以上,，將是未來車載網絡的主流平臺,。力科于2007年在全球率先發(fā)布了示波器平臺上的FlexRay測試方案FlexRay TDP(Trigger+Decode+Physical Layer)，集總線觸發(fā),、解碼,、物理層信號完整性分析功能與一體，是目前業(yè)界最完整也是最強大的FlexRay總線分析方案,，其主要功能列表如下：
# FlexRay協(xié)議2.1版觸發(fā)和解碼功能
# 直觀的色碼解碼重疊功能,，簡便地查看解碼成十六進制或二進制的數(shù)據(jù)
# 支持下述觸發(fā)：
– 幀ID (靜態(tài)和動態(tài))
– 幀周期數(shù)
– 幀判定符
# 凈荷前置碼指示符
# 空幀指示符(NFI)
# 同步幀指示符(SyFI)
# 啟動幀指示符(StFI)
– TSS符號
# 支持2.5, 5和10 Mb/s FlexRay版本
# 即使在長記錄上仍能快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)解碼
# 方便的表格顯示，支持快速“縮放到字節(jié)”功能
# 能夠快速搜索特定消息包
4,、汽車總線分析儀
工程師永遠都希望得到性價比最好的工具,，不僅希望付出盡可能低的成本,，而且還要得到全部需要的功能。力科公司最新推出的汽車總線分析儀VBA Xi-A基于通用型示波器平臺WaveRunner Xi-A,，集成的功能列表包括：
# CANBus TDM軟件包的全部功能,；
# LINBus TD軟件包的全部功能；
# FlexRay TDP軟件包的全部功能,；
# 支持 DBC格式導入和符號文本解碼,；
# 通用數(shù)字示波器的全部功能。
擁有以上功能的新型汽車總線分析儀VBA完全滿足了工程師對新一代汽車總線網絡測試和分析的全部需求,。
5,、結語
工程師對汽車網絡系統(tǒng)測試的基本需求包括CAN總線觸發(fā)、解碼和測量功能,，更高級需求涵蓋了DBC格式文件讀取,、數(shù)據(jù)內容符號化解碼、錯誤幀類型識別并標注,、LINBus總線觸發(fā)和解碼,、FlexRay總線觸發(fā)、解碼和物理層信號完整性分析,，除此之外,，工程師還需要具有通用信號測試能力的示波器，以了解其他可能影響汽車網絡性能的電氣信號,。針對工程師的這些需求,，力科最新推出的汽車總線分析儀VBA Xi-A完全支持上述功能，是目前業(yè)界最全面的汽車總線測試方案,。