张涵予说,你选择的车,让别人看到你的样子,你的经历,甚至你的未来。对于汽车电子行业的工程师来说,选择一款称手的示波器也是如此。今天来聊如何用示波器尽可能地“侵入”汽车内部?
如今,汽车已经成为人类生活中最主要的交通工具。看着大街上拥堵的汽车,各大厂商各显其招。将当下最热门的物联网应用于汽车上,也就是“车联网”。例如国内互联网巨头阿里巴巴联手上汽,将其万物互联的概念覆盖到汽车领域。
就目前来说,大多厂商的“车联网”仅是基于传统的OBD接口作为获取车载状态的接入点。并不能获取汽车的所有通信数据。那么汽车电子行业真正的测试需求是什么,或者说我们通过什么去真正的“侵入”汽车内部?
一、从车用总线说起
在汽车的通信过程中,大家最熟悉的应该是CAN总线。除了CAN总线外,还有以下几种。接下来,我们一一来看。
1. CAN(Controller AreaNetwork):CAN 控制器局域网络,已经成为一种国际标准,其芯片类型达到上百种。具有高可靠性和良好的错误检测能力,所以在汽车和嵌入式领域应用广泛。
CAN的协议结构中物理层、数据链路层已经由硬件实现,目前都已经标准化,有现成的部件(CAN控制器和收发器)选择。因此在单片机上加上CAN控制器、收发器,软件实现相应的驱动程序就基本实现了CAN的通讯功能。
2.LIN(Local Interconnect Network )总线:其易于实施、成本低、可应用在对实时性要求不高的场合。例如车灯、车门、座椅和雨刷之类的控制是其应用领域,它作为CAN网络的有效补偿,最大的优势在于成本低。首先主要是因为它采取UART的数据格式,所以无需独立的控制器,在UART上以软件实现即可。LIN总线在汽车上的使用如图1所示。
图1 LIN总线在汽车上的使用
3. FlexRay:是一种较新型的通信通信协议,传播速度比CAN和LIN更快,可靠性也更高,但其成本也更贵。FlexRay的缺点:其电气特性导致网络长度会受到限制。FlexRay的实际产品只有应用在宝马、奥迪、奔驰上。2009底,FlexRay的联盟解散。协议应用的广泛性远不如前两者。
4. CAN FD(CAN with Flexible Data rate): 在汽车领域,随着人们对数据传输带宽要求的增加,传统的CAN总线由于带宽的限制难以满足这种增加的需求。此外为了缩小CAN网络(max. 1MBit/s)与FlexRay(max.10MBit/s)网络的带宽差距,BOSCH公司推出了CAN FD 。
CAN FD继承了CAN总线的主要特性,同时CAN FD总线弥补了CAN总线带宽和数据场长度的制约,CAN FD总线与CAN总线的区别主要在可变速率和新的数据场长度两方面。其数据帧帧格式如图2所示。。
图2 CAN FD数据帧帧格式
5.SENT(Single Edge Nibble Transmission):一种点对点的、单向传输的方案,被用来在汽车中的传感器和电子控制单元(ECU)之间传输高清传感器数据。
SENT(SAE J2716) 为汽车传感器新型接口标准,较模拟输出和PWM 输出相比,具有很好的EMC特性,节省线束,节省插针结头的低成本方案,并且能传输故障代码从而使传感器系统具有很强的故障诊断能力。SENT 将在局部系统中广泛取代CAN和LIN。
对于以上通信协议,我们常用的测试工具为示波器,那么要做到准确测试,需要一款怎样的示波器?
二、汽车电子行业对示波器参数和功能的要求
1) 协议解码:兼容所有主流车载通信协议,CAN、LIN、FlexRay、SENT、CANFD;
2) 大存储深度:不是简单的对一帧波形解码,而是可以完整的监控整个通信的过程;
3) 参数测量:需支持波特率、总线负载率等多种参数的测量。