張涵予說,，你選擇的車,，讓別人看到你的樣子,，你的經(jīng)歷,，甚至你的未來,。對于汽車電子行業(yè)的工程師來說,，選擇一款稱手的示波器也是如此,。今天來聊如何用示波器盡可能地“侵入”汽車內(nèi)部,？

　　如今,，汽車已經(jīng)成為人類生活中最主要的交通工具,。看著大街上擁堵的汽車,，各大廠商各顯其招,。將當(dāng)下最熱門的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于汽車上，也就是“車聯(lián)網(wǎng)”,。例如國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)巨頭阿里巴巴聯(lián)手上汽,，將其萬物互聯(lián)的概念覆蓋到汽車領(lǐng)域。

　　就目前來說,，大多廠商的“車聯(lián)網(wǎng)”僅是基于傳統(tǒng)的OBD接口作為獲取車載狀態(tài)的接入點(diǎn),。并不能獲取汽車的所有通信數(shù)據(jù)。那么汽車電子行業(yè)真正的測試需求是什么,，或者說我們通過什么去真正的“侵入”汽車內(nèi)部,？

　　一、從車用總線說起

　　在汽車的通信過程中,，大家最熟悉的應(yīng)該是CAN總線,。除了CAN總線外，還有以下幾種,。接下來,，我們一一來看。

　　1. CAN（Controller AreaNetwork）:CAN 控制器局域網(wǎng)絡(luò),，已經(jīng)成為一種國際標(biāo)準(zhǔn),，其芯片類型達(dá)到上百種。具有高可靠性和良好的錯(cuò)誤檢測能力,，所以在汽車和嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

　　CAN的協(xié)議結(jié)構(gòu)中物理層,、數(shù)據(jù)鏈路層已經(jīng)由硬件實(shí)現(xiàn),，目前都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，有現(xiàn)成的部件(CAN控制器和收發(fā)器)選擇,。因此在單片機(jī)上加上CAN控制器,、收發(fā)器，軟件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序就基本實(shí)現(xiàn)了CAN的通訊功能,。

　　2.LIN（Local Interconnect Network ）總線：其易于實(shí)施,、成本低、可應(yīng)用在對實(shí)時(shí)性要求不高的場合。例如車燈,、車門,、座椅和雨刷之類的控制是其應(yīng)用領(lǐng)域，它作為CAN網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)償,，最大的優(yōu)勢在于成本低,。首先主要是因?yàn)樗扇ART的數(shù)據(jù)格式，所以無需獨(dú)立的控制器,，在UART上以軟件實(shí)現(xiàn)即可,。LIN總線在汽車上的使用如圖1所示。

　　圖1 LIN總線在汽車上的使用

　　3. FlexRay：是一種較新型的通信通信協(xié)議,，傳播速度比CAN和LIN更快,，可靠性也更高，但其成本也更貴,。FlexRay的缺點(diǎn)：其電氣特性導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)長度會(huì)受到限制,。FlexRay的實(shí)際產(chǎn)品只有應(yīng)用在寶馬、奧迪,、奔馳上,。2009底，F(xiàn)lexRay的聯(lián)盟解散,。協(xié)議應(yīng)用的廣泛性遠(yuǎn)不如前兩者,。

　　4. CAN FD（CAN with Flexible Data rate）： 在汽車領(lǐng)域，隨著人們對數(shù)據(jù)傳輸帶寬要求的增加,，傳統(tǒng)的CAN總線由于帶寬的限制難以滿足這種增加的需求,。此外為了縮小CAN網(wǎng)絡(luò)（max. 1MBit/s）與FlexRay(max.10MBit/s)網(wǎng)絡(luò)的帶寬差距，BOSCH公司推出了CAN FD ,。

　　CAN FD繼承了CAN總線的主要特性,，同時(shí)CAN FD總線彌補(bǔ)了CAN總線帶寬和數(shù)據(jù)場長度的制約，CAN FD總線與CAN總線的區(qū)別主要在可變速率和新的數(shù)據(jù)場長度兩方面,。其數(shù)據(jù)幀幀格式如圖2所示.,。

　　圖2 CAN FD數(shù)據(jù)幀幀格式

　　5.SENT（Single Edge Nibble Transmission）：一種點(diǎn)對點(diǎn)的、單向傳輸?shù)姆桨?，被用來在汽車中?a class="innerlink" href="http://wldgj.com/tags/傳感器" title="傳感器" target="_blank">傳感器和電子控制單元(ECU)之間傳輸高清傳感器數(shù)據(jù),。

　　SENT(SAE J2716) 為汽車傳感器新型接口標(biāo)準(zhǔn),較模擬輸出和PWM 輸出相比，具有很好的EMC特性,，節(jié)省線束,，節(jié)省插針結(jié)頭的低成本方案,并且能傳輸故障代碼從而使傳感器系統(tǒng)具有很強(qiáng)的故障診斷能力。SENT 將在局部系統(tǒng)中廣泛取代CAN和LIN,。

　　對于以上通信協(xié)議,，我們常用的測試工具為示波器,，那么要做到準(zhǔn)確測試，需要一款怎樣的示波器,？

　　二,、汽車電子行業(yè)對示波器參數(shù)和功能的要求

　　1)協(xié)議解碼：兼容所有主流車載通信協(xié)議，CAN,、LIN,、FlexRay、SENT,、CANFD,；

　　2）大存儲(chǔ)深度：不是簡單的對一幀波形解碼，而是可以完整的監(jiān)控整個(gè)通信的過程,；

　　3）參數(shù)測量：需支持波特率,、總線負(fù)載率等多種參數(shù)的測量。

　　三,、為什么要選了ZDS4054Plus,？

　　1）免費(fèi)標(biāo)配30余種協(xié)議解碼：包括汽車電子行業(yè)常用的CAN、LIN,、FlexRay,、SENT、CANFD,。與業(yè)界其他示波器需要付費(fèi)選配,，且普遍只支持一幀波形解碼相比， ZDS4054Plus可支持基于512M存儲(chǔ)深度的70s CAN波形解碼,，其大存儲(chǔ)可以保證監(jiān)控整個(gè)通信過程,，如圖3、圖4所示,。

　　圖3 免費(fèi)標(biāo)配30余種協(xié)議解碼

　　圖4 70s CAN波形解碼

　　2）支持雙ZOOM模式：雙ZOOM這個(gè)功能,，只要用了一次，絕對不會(huì)忘記,?？梢詾閮蓚€(gè)窗口分別設(shè)置不同縮放系數(shù)，所以可以同時(shí)顯示兩個(gè)不同時(shí)間軸范圍的縮放波形,。配合觸屏和大旋鈕的便捷操作,，可以輕松對各個(gè)窗口的波形進(jìn)行控制。同時(shí)基于雙ZOOM定位到問題幀,，去觀察問題幀的上升下降沿,。如圖5所示,。

　　圖5 雙ZOOM模式

　　3）擁有全存儲(chǔ)深度,、全協(xié)議解碼的事件表：可以將512M存儲(chǔ)深度下的波形全部進(jìn)行解碼,，并且在事件表中顯示。事件表可以觀察到具體某幀波形的時(shí)間,、幀類型,、IDField、數(shù)據(jù)等信息,，大大方便了我們對于波形的分析,。如圖6所示為LIN協(xié)議的解碼。

　　圖6 LIN協(xié)議的解碼

　　4）支持CAN總線波特率,、負(fù)載率測量：ZDS4054 plus支持51種參數(shù)測量,，24種同屏顯示，如圖7所示,。唯一直接支持CAN總線波特率,、負(fù)載率直接測量，所有測量都是經(jīng)過FPGA全硬件加速,，即使512M波形數(shù)據(jù)測量不到1s即可,。如圖8所示為CAN總線波特率、平均與瞬時(shí)負(fù)載率測量,。

　　圖7 24種參數(shù)同屏顯示

　　圖8 CAN總線波特率,、負(fù)載率測量

　　5）支持頻率/上升沿斜率測量：測量波形上升下降沿斜率，正負(fù)脈寬等,，如圖9所示,。

　　圖9 波形上升斜率的測量

　　除以上功能外，你可能還需要以下功能：

　　lFIR硬件實(shí)時(shí)濾波：每個(gè)通道內(nèi)置50Hz到200MHz范圍的濾波器,，適用于過濾掉無用信號(hào),、觀察特定帶寬的場合；

　　l4M的FFT功能：采樣率為4GSa/s,，在1G采樣率下頻率分辨率可精確到250Hz,，準(zhǔn)確分析電路中的干擾噪聲來源；

　　l波形綜合分析軟件：通過以太網(wǎng)將512M的波形大數(shù)據(jù)導(dǎo)出到上位機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的離線分析,。

　　圖10數(shù)據(jù)挖掘型示波器