主题TOPIC —————————————————————————————————TITLE：使用泰克MSO4000示波器测试与分析CAN总线信号OBJET ：介绍了泰克MSO4000系列示波器在CAN网测试中的若干应用目录1目的 (3)2适用范围 (3)3参考文件 (3)4历史 (3)5泰克MSO4000示波器简介 (4)6利用MSO4000示波器对CAN LS信号进行采集和解码 (4)6.1 对示波器进行设置 (4)6.2 监测CAN LS网络上的CAN_H和CAN_L电平信号 (5)6.3 技术规范对CAN LS信号电平值的规定 (8)6.4 监测CAN LS网络的总线解码信号 (9)7利用MSO4000示波器对CAN HS信号进行采集和解码 (10)7.1 对示波器进行设置 (10)7.2 监测CAN HS网络上的CAN_H和CAN_L电平信号 (10)7.3 技术规范对CAN HS信号电平值的规定 (11)7.4 监测CAN HS网络的总线解码信号 (11)8使用泰克“e﹡Scope”功能对示波器进行远程操作 (12)9使用Open Choice软件自动获取示波器屏幕截图 (13)10使用SignalExpress TE软件实现自动化测试 (15)2 of Page 191 目的CAN网络信号的测试包括总新电平信号的采集、电压值的测量、信号解码分析、总线通讯状态监测等内容，这部分内容也是构成CAN网络底层测试的基础，测试结果的正确与否，直接关系到整车电器架构的稳定性与电控单元功能的完好性，因此如何便捷高效地完成CAN网络的测试，已经成为整车验证环节中不可回避的一个话题。

本文中提出了一套使用泰克MSO4000系列示波器与配套的LabVIEW SignalExpress TE软件进行CAN总线信号测试与分析的方法，从而完成整车高速、低速CAN网络信号的分析与测试工作。

通过“示波器+PC软件”的方式，测试人员可以方便快捷地对总线信号进行实时监测，也可以使用示波器的解码功能直接观测到对应的逻辑信号。

在使用附属的SignalExpress TE软件后，还可以实现远程测试、自动化测试等功能，与其它测试和分析方法相比，具有入门简单、适用范围广、数据采集精度高等优点，大大提高了基于CAN总线技术的电控单元的开发与测试效率。

2 适用范围供新车型项目中进行CAN网底层测试时参考使用。

3 参考文件4 历史5 泰克MSO4000示波器简介MSO4000系列示波器是美国的泰克(Tektronix) 公司于2007年推出的混合信号示波器，本文中应用到其系列下的MSO4054型（参见图1），包含4个模拟通道和16个数字通道，带宽为500 MHz，采样率为2.5GS/s，存储深度达到10M，配合示波器上的DPO4AUTO型汽车串行触发和分析模块，完全可以对高速、低速CAN网信号进行检测和解码分析。

图1泰克MSO4054混合信号示波器6 利用MSO4000示波器对CAN LS信号进行采集和解码6.1 对示波器进行设置CAN LS （CAN Low Speed）是对所有低传输速率CAN网络的统称，PSA的AEE2004电器架构中，CAN-CONF网络（舒适网）即属于这种网络，网络中包含的主要是组合仪表、收放机、多碟CD等电控单元，典型的数据传输速率为125Kbps。

如果现在需要监测CAN-CONF网络上由BSI（智能伺服盒）发出的信息帧ID_ COMMANDES_BSI（ID = 0x36），观测其物理电平值并测试示波器的CAN总线解码功能，设定Channel 2监测CAN_H，Channel 3监测CAN_L，并利用Channel 3的CAN_L信号实现解码，探头的GND可直接接到电源的地。

其它设置如下所示：（1）短按【自动设置】，清除掉示波器原有的各项设置。

（2）分别旋转Channel 3和Channel 2的“标度”旋钮，使得垂直方向上电压的标度为5.00V/div；旋转“水平”区域的“标度”按钮，调整信号的周期为100us。

（3）短按【采样】，设置如下：[模式] = “采样”[记录长度] = “100k”[延迟] = “开启”（4）短按示波器Channel 3探头上方的【3】键，设置如下：[耦合] = “直流”[阻抗] = “1MΩ”[反相] = “关闭”[带宽] = “全带宽”[(3)标签] = 输入“CAN_Low”（5）短按示波器Channel 2探头上方的【2】键，设置如下：[耦合] = “直流”[阻抗] = “1MΩ”[反相] = “关闭”[带宽] = “全带宽”[(3)标签] = 输入“CAN_High”（6）短按【菜单】按键，设置如下：[类型] = “总线”[信号源总线] = “B1（CAN）”[触发打开] = “标识符”[标识符] = 设置为036h（或CAN LS网络上的其它信息帧）[方向] = “读或写”[模式] = “自动触发&释放”（6）短按总线区域的【B1】按键，设置如下：[总线(B1)] = “CAN”[定义输入]：[CAN输入] = “3”，[信号类型] = “CAN_L”，[取样点] = “50%”[阈值]：[CAN_L(3)阈值] = “2.5V”[位速率] = 125000[总线显示] = “总线和波形”，“十六进制”通过以上设置即可完成设置，示波器屏幕上会显示出CAN_H、CAN_L的电平信号及通过CAN_L解码后的数字波形。

6.2 监测CAN LS网络上的CAN_H和CAN_L电平信号旋转Channel 2的“标度”旋钮，使得垂直方向上电压的标度为2.00V/div，再短按【B1】按键暂时关闭总线解码功能，只在屏幕上保留Channel 2显示的CAN_H电平信号。

连续短按两次光标按键，以测量CAN_H上的显性位和隐形位的电平值，测量结果如下：（1）CAN_H显形位（即二进制位的“0”）的电平为0.28V，波形图如下所示：图2CAN_H显性位电平（CAN LS网络）（2）CAN_H隐性位（即二进制位的“1”）的电平为3.68V。

波形图如下所示：图3 CAN_H隐性位电平（CAN LS网络）旋转Channel 3的“标度”旋钮，使得垂直方向上电压的标度为2.00V/div，再短按【2】按键暂时关闭CAN_H信号显示，只在屏幕上保留Channel 2显示的CAN_L信号。

分切测试其显性位、隐性位的电平值，结果如下：（1）CAN_L显性位（即二进制位的“0”）的电平为1.36V，波形如图4所示;图4CAN_L显性位电平（CAN LS网络）（2）CAN_L隐性位（即二进制位的“1”）的电平为4.88V，波形如图5所示：图5CAN_L隐性位电平（CAN LS网络）如果在屏幕上同时调出CAN_H、CAN_L电平信号，会发现它们的相位正好完全相反，但是电平值并不相同。

ECU会对两条总线上的电平值进行差分运算，从而判断当前总线上发送的数据究竟是“0”（显性位）还是“1”（隐性位）。

图6CAN_H和CAN_L电平信号（CAN LS网络）6.3 技术规范对CAN LS信号电平值的规定PSA技术规范中对于低速网（CAN LS，CAN Low Speed）有相关规定，只有在总线信号的物理电平值满足如下条件时，CAN_H和CAN_L两条总线上的电平值才能进行正确的差分运算，并得到正确的解码结果：“0”（显性位）“1”（隐性位）CAN_H≤0.2V ≤3.6VCAN_L ≤1.4V≥4.8V表1PSA对于CAN LS网络上的信号物理电平值的规定也可参考图7所示：图7 CAN LS 网络上的CAN_H 和CAN_L 电平值分析前面的测试结果，可以发现监测到的物理电平值是符合相关技术规范的。

6.4 监测CAN LS 网络的总线解码信号在MS04000示波器配有DPO4AUTO 分析模块的情况下，还可以利用示波器对总线信号实施解码操作，从而直接在示波器上观测到总线逻辑信号（即显性位“0”和隐形位“1”），调整电平信号的周期为100us 左右，示波器即可显示对应的波形和数据。

如图8即截取了一段总线解码后得到的CAN 数据场信息，该信息由二进制数据和对应的波形构成，在时域上与CAN_H 、CAN_L 电平值完全对应。

同时这里还可以监测到CAN 总线的位填充特性。

CAN 协议规定，为了防止一帧信息中有太多相同电平的位而造成同步丢失，在五个连续相等位后，总线上会自动插入一个互补的补码位。

图8 CAN LS 网络上的总线解码信号CAN_H CAN_L∆ V = VdiffV t2.5 V 5 V RecessiveRecessiveDominant∆ V = Vdiff7 利用MSO4000示波器对CAN HS信号进行采集和解码CAN HS网络（CAN High Speed）的数据传输速率比CAN LS网络要大很多，例如PSA的AEE2004电器架构中，CAN-I/S（CAN - INTER SYSTEME）网络就属于典型的CAN HS网络，CAN-I/S网络中包含的主要是变速箱、发动机控制盒等一系列电控单元，要求数据的实时交换速率较高，因此该网络典型的数据传输速率达到500Kbps。

7.1 对示波器进行设置与前文中监测CAN LS网络上的信号一样，此处依然设定Channel 2监测CAN_H，Channel 3监测CAN_L。

基本的设置方法与前文中论述CAN LS网络时一致，有如下几个地方修要重新配置：（1）旋转“水平”区域的“标度”按钮，调整信号的周期为100us。

（2）短按【菜单】按键，设置如下：[标识符] = 设置为488h（或其它CAN HS网络上的信息帧）（3）短按总线区域的【B1】按键，设置如下：[阈值]：[CAN_L (3)阈值] = “2.0V”[位速率] = 5000007.2 监测CAN HS网络上的CAN_H和CAN_L电平信号同监测CAN LS网络上的CAN信号一样，讲过上述设置之后，即可在示波器上观测到对应的CAN_H和CAN_L电平信号。

如图9所示：图9CAN_H和CAN_L电平信号（CAN HS网络）7.3 技术规范对CAN HS 信号电平值的规定与CAN LS 网络不同，CAN HS 网络中，CAN_H 和CAN_L 电平信号的电压值必须满足如图10所示的要求，其中CAN_L 信号的电平值大约在1.5～2.5V ，CAN_H 信号的电平值大约在2.5～3.5V 。

电控单元在进行差分运算时，当两者的电压差值在0V 左右时，当前信号被解码成“1”（隐性位）；电压差值在2V 左右时，当前信号被解码成“0”（显性位）。

图10 CAN HS 网络上的CAN_H 和CAN_L 电平值7.4 监测CAN HS 网络的总线解码信号同样，也可以使用总线解码功能监测CAN HS 网络上解码出来的逻辑信号，如图11截取了一段总线解码后得到的CAN 数据场信息。