CAN总线的故障定位与干扰排除
发表时间：2024-06-05 10:57:55 来源：行业新闻
CAN总线通讯是我们天天都会使用的工业通讯总线，工程师经常会遇到各种由于CAN总线通讯异常导致的问题。这篇文章将会带您了解怎么进行新能源汽车CAN总线的故障定位与干扰排除。
现在大数据、物联网、智能家居等概念已经渗透进了千家万户，也渗透到了汽车工业的未来，典型例子就是汽车的自动化驾驶。
如图1所示，随着车辆实现的功能逐渐增多，整车的网络也慢慢变得复杂，有必要进行的通讯量也随着暴涨。为了面对数据传输量的暴增，未来新能源汽车将会逐步从现在有的CAN总线通讯逐步升级到CAN FD，来应对该变化。
CAN总线的故障问题绝大多数都是由于物理层传输出现问题导致的，所以为了对CAN总线故障定位，就需要对CAN总线的报文进行分析。
新能源汽车中常见的问题是干扰问题。如图2所示是使用我司CANScope总线分析仪捕获到的某车辆通讯的波形，在进行CAN总线故障定位时，要根据波形情况来判定异常干扰的原因。
能够正常的看到在CAN_H和CAN_L上均有异常共模信号叠加，所以针对异常共模信号做FFT频谱分析，帮助用户快速定位共模干扰频率。
如图3所示为FFT分析结果，可以看到干扰大多分布在在1264KHz附近，证明在该CAN总线网络中有某个节点产生了这个频率的信号，串扰进了CAN总线网络中，导致总线通讯发生异常。
图4 CAN总线所示为该CAN总线网络的示例图，针对每个节点来测试后发现该共模干扰频率与逆变器频率吻合，最终确定是由于逆变器信号串扰进入总线
干扰不但影响信号，更严重的会导致板子死机或者烧毁，所以接口和电源的隔离是抗干扰的第一步。隔离的最大的目的是：避免地回流烧毁电路板和限制干扰的幅度。如图5所示，未隔离时，两个节点的地电位不一致，导致有回流电流，产生共模信号，CAN的抗共模干扰能力是-12~7V，超过这个差值则出现错误，如果共模差超过±36V，烧毁收发器或者电路板。增加CTM隔离模块后，就隔绝了地回流，限制了干扰幅度，增加了总线抗干扰性。
CANH和CANL要紧密地绞在一起，通常双绞线绞/米，而在强干扰场合，双绞程度要到45-55绞/米才可以做到较好的抗干扰效果。
带屏蔽层的CAN线，可以良好地抵御电场的干扰，等于整个屏蔽层是一个等势体，避免CAN导线所示，为一个标准的屏蔽双绞线，CANH和CANL通过铝箔和无氧铜丝屏蔽网包裹，如图7所示。必须要格外注意的是和与接插件的连接，在连接部分允许有短于25 mm 的电缆不用双绞。较好的CAN屏蔽线层屏蔽层，称为双层屏蔽线，其中内层的CAN_GND是与CAN收发器的地连接，外层的Shield是与外壳大地相连。
远离干扰源是最简单的抗干扰方法，如果CAN线米，干扰就基本影响不到了。可是在实际布线中，经常遇到空间太小而不得不和强电混在一起，如图8所示，为某新能源汽车的驱动系统，CAN线与驱动线混在一起，结果导致干扰很大。只要与CAN并行的驱动线A/秒的电流变化，就会耦合出强磁场而导致CAN线上出现干扰脉冲。所以CAN线必须要和电流会剧烈变化的线缆远离。比如继电器、电磁阀、逆变器、电机驱动线 布线乱问题
而解决这样的一个问题，只能尽量保证强电与弱电分开捆扎，距离上尽量远离。实在避不开，也要垂直交叉，也不能平行布线。
使用抗干扰的磁环，目的是削弱特定频率的干扰的影响。如图9所示，为增加磁环的效果。CAN差分线缆可以两线一起加，或者单端单独加。
磁环的效果可以大幅度削减特定频率的干扰强度，在增加磁环前，需要用CANScope或者示波器FFT快速傅里叶变化功能，测试出最高干扰的频率，然后向磁环厂家定制对应频率的磁环。如图10所示。为增加磁环前和增加磁环后的FFT的结果。能够准确的看出干扰强度明显减小。
为了保证CAN总线的通讯正常，在研发测试时就需要对其进行多种测试，以增加CAN总线的鲁棒性和一致性，保证通讯正常。
CANScope-Pro 专业版 CAN 分析仪具备施放错误干扰的功能，可以对某个节点或者某 个网络进行错误干扰，以验证这个节点或者系统的鲁棒性（可恢复性）。
自定义发送波特率：以错误的波特率发送数据，验证被测节点或者系统是否能 自恢复（注意启用后需要在报文界面点击发送报文） ；
启用发送错误帧：在发送或者接收 CAN 帧的特定位置产生填充错误或者位错 误，因此导致错误帧（注意启用后需要在报文界面点击发送报文） ；
如图15所示是我司的CANDT一致性检测系统，CANDT是基于CANScope强大的CAN总线底层测试分析基础，配备必要的电压源、PLC等核心外围设备，可自动化完成汽车零部件CAN节点物理层、链路层及应用层测试的CAN一致性测试设备。物理层测试的目的是验证节点及检测系统在电路设计、物理电平特性等方面的性能，就是保证节点能够正确连入总线的基础，其测试内容有电阻电容特性、节点差分电阻、故障容错测试、CAN线上的物理电平特性等等。数据链路层的测试目的是保证每个节点的通讯参数能够保持一致性，所组成的网络能战场有效的工作，内容有位定时测试、采样点测试、SJW测试等等。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
- 上一篇: 汽车通信总线控制管理系统故障检修与思路
- 下一篇: 帕萨特轿车总线例
