【導讀】CAN總線的應用越來越廣泛
，工程師在不同工況下
，如何快速實現故障定位呢？本文將介紹CAN網絡故障帶來的麻煩，以及快速定位故障的幾種方法，可以幫您快速完成判斷並進行選擇。

新能源汽車的未來發展

現在大數據、物聯網、智能家居等概念已經滲透進了千家萬戶

，也滲透到了汽車工業的未來
，典型例子就是汽車的自動化駕駛。

圖1 車輛內通訊量隨年份變化表

如圖1所suo示shi，隨sui著zhe車che輛liang實shi現xian的de功gong能neng逐zhu漸jian增zeng多duo，整zheng車che的de網wang絡luo也ye越yue來lai越yue複fu雜za，需xu要yao進jin行xing的de通tong訊xun量liang也ye隨sui著zhe暴bao漲zhang。為wei了le麵mian對dui數shu據ju傳chuan輸shu量liang的de暴bao增zeng
，未wei來lai新xin能neng源yuan汽qi車che將jiang會hui逐zhu步bu從cong現xian在zai有you的deCAN總線通訊逐步升級到CAN FD，來應對該變化。

故障常見現象

當CAN總線出現故障或數據傳輸異常時
，往往會出現多種奇怪的故障現象，例如：

●     儀表板顯示異常
，不停跳變
，與實際值；

●     車輛無法正常啟動，啟動後無法熄滅；

●     車輛某些電控係統功能失靈；

●     電機轉動異常，動力供應變化巨大等。

CAN總線故障定位

CAN總線的故障問題絕大多數都是由於物理層傳輸出現問題導致的，所以為了對CAN總線故障定位，就需要對CAN總線的報文進行分析。

圖2 CAN總線異常狀態波形圖

新能源汽車中常見的問題是幹擾問題。如圖2所示是使用我司CAN總線分析儀捕獲到的某車輛通訊的波形，在進行CAN總線故障定位時，要根據波形情況來判定異常幹擾的原因。

可以看到在CAN_H和CAN_L上均有異常共模信號疊加，所以針對異常共模信號做FFT頻譜分析，幫助用戶快速定位共模幹擾頻率。

圖3 FFT分析結果

如圖3所示為FFT分析結果
，可以看到幹擾主要集中在1264KHz附近
，證明在該CAN總線網絡中有某個節點產生了這個頻率的信號，串擾進了CAN總線網絡中，導致總線通訊發生異常。

圖4 CAN總線網絡示例圖

如圖4所示為該CAN總(zong)線(xian)網(wang)絡(luo)的(de)示(shi)例(li)圖(tu)，針(zhen)對(dui)每(mei)個(ge)節(jie)點(dian)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)後(hou)發(fa)現(xian)該(gai)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)頻(pin)率(lv)與(yu)逆(ni)變(bian)器(qi)頻(pin)率(lv)吻(wen)合(he)
，最(zui)終(zhong)確(que)定(ding)是(shi)由(you)於(yu)逆(ni)變(bian)器(qi)信(xin)號(hao)串(chuan)擾(rao)進(jin)入(ru)總(zong)線(xian)導(dao)致(zhi)通(tong)訊(xun)異(yi)常(chang)。

幹擾排除方法

當我們確定了CAN總線的故障原因以後，需要進行幹擾排除，那麼下麵將介紹常用的抗幹擾解決方案。

1、增加隔離模塊

幹擾不但影響信號，更嚴重的會導致板子死機或者燒毀，所以接口和電源的隔離是抗幹擾的第一步。隔離的主要目的是：避免地回流燒毀電路板和限製幹擾的幅度。如圖5所示，未隔離時，兩個節點的地電位不一致，導致有回流電流，產生共模信號

，CAN的抗共模幹擾能力是-12~7V，超過這個差值則出現錯誤，如果共模差超過±36V，燒毀收發器或者電路板。增加CTM隔離模塊後，就隔絕了地回流，限製了幹擾幅度，增加了總線抗幹擾性。

圖5 差分抗幹擾示意圖

2

、增加雙絞程度

CAN總線為了提高抗幹擾能力，采用CANH和CANL差分傳輸，達到效果就是遇到幹擾後，可以“同上同下”，最後CANH-CANL的差分值保持不變。如圖6所示。

圖6 差分抗幹擾示意圖

CANH和CANL要緊密地絞在一起，通常雙絞線隻有33絞/米，而在強幹擾場合，雙絞程度要到45-55絞/米才能達到較好的抗幹擾效果。

3、CAN線保證屏蔽效果與正確接地

帶屏蔽層的CAN線，可以良好地抵禦電場的幹擾
，等於整個屏蔽層是一個等勢體，避免CAN導線受到幹擾。如圖7所示
，為一個標準的屏蔽雙絞線，CANH和CANL通過鋁箔和無氧銅絲屏蔽網包裹，如圖7所示。需要注意的是和與接插件的連接，在連接部分允許有短於25mm的電纜不用雙絞。較好的CAN屏蔽線帶有2層屏蔽層，稱為雙層屏蔽線，其中內層的CAN_GND是與CAN收發器的地連接

，外層的Shield是與外殼大地相連。

圖7 屏蔽雙絞線

4、使用CAN網橋

圖8 CAN網橋抗幹擾示意圖

通過圖8可以看到，波形在經過CAN網橋之前，由於總線電容過大，下降沿變得非常緩，形成了鐮刀狀
，這樣就容易導致位采樣錯誤。而經過CAN網橋後，報文波形經過整形後重新發出
，可以看到波形整體情況良好
，能夠保證報文的正常收發。

測試解決方案

這是CAN總線的冰山模型，當前工程師隻關注露出水麵部分：發送是否正常和協議解析
，但是底層還有很多影響的因素
，如壓力測試
，總線延遲等。

圖9 CAN總線冰山模型

為了保證CAN總線的通訊正常，在研發測試時就需要對其進行多種測試
，以增加CAN總線的魯棒性和一致性，保證通訊正常。

目前ZLG致遠電子首款CANFD總線分析測試產品已經正式發布
，ZPS-CANFD作為第二代總線開發輔助工具，能夠適用於CANFD、CAN、LIN總線的測量及測試儀器，可以為行業用戶提供可靠的多總線測試分析平台。

1、滿足CAN FD、CAN
、LIN多總線測試分析

ZPS-CANFD完美匹合汽車電子平台開發
，專注於智能網聯汽車CANFD
、CAN、LIN總線的測量及測試，可高效完成總線多層次的對比分析，從物理層模擬信號、數字邏輯信號

、數據鏈路層
、協議層、應用層剖析對比展示。

2、強大的軟件眼圖，清晰查找信號畸變

基於總線信號特征深度定製的軟件眼圖，可直接觀測信號畸變程度，評估CANFD總線幅值情況
，進一步判斷總線傳輸是否符合標準和存在風險。

3、支持信號質量分析，多維度評估節點信號特征

ZPS-CANFD總線分析儀從幅值
、擾動和斜率等多維度參數進行CANFD總線信號質量分析評估，可直觀查看總線信號質量情況，規避信號傳輸失敗風險。

4、總線故障模擬，快速定位故障

ZPS-CANFD總線分析儀支持一鍵設置設備連接，可實現波特率
、采樣點
、終端電阻的實時調節
，ZPS-CANFD提供總線電阻/電容負載/斷短路/線纜錯誤連接的調整，模擬應用環境總線受負載變化及連接異常影響下的通信情況。

5、魯棒性測試

ZPS-CANFD分析儀支持CANFD幀數據按位幹擾能力
，能最大限度模擬總線擾動情況，提供控製器層麵上的一致性測試能力。是驗證節點魯棒性的最佳方案！

總結

隨著汽車電子
、軌道交通等行業的快速發展，CAN FD因其突出的實時性和可靠性被廣泛應用。越來越多的用戶需要對現場的CAN FD進行有效數據分析

，通過ZPS-CANFD總線分析儀
，可以實時有效分析CAN FD數據，有助於事後進行故障分析，繼而解決CAN FD總線存在的問題
，從而有效提升整車網絡可靠性。

來源：ZLG致遠儀器

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