图3 典型CAN总线

文章插图

电源检查
在系统上电以前， 应首先检查CAN收发器的一个或者多个电源 。 根据所使用的收发器类型， VCC应为3.3V或者5V 。 不管您相不相信， 在一些情况下， 丢失VCC确实为问题的根本原因 。 因此， 我们应确保VCC存在于收发器的VCC引脚上 。 只需检查DMM， 便可确认有电源存在 。 必须注意电源短路接地（不幸的是， 该引脚就在VCC引脚的旁边） 。
显性状态（60Ω总线负载时约为60mA）和隐性状态（10mA）之间所需电流（ICC）差约为50mA 。 显性总线状态期间端接电阻差分电压的产生需要这50mA的电流差， 并且其随总线负载变化而变化 。 DMM还可用在电流模式下， 以验证预计ICC电源电流 。 由于CAN的开关性质， DMM测得的电流伪平均读取值 。
建议本地旁路电容器至少应为4.7μF， 以确保总线状态转换期间有足够的电源缓冲 。 否则， 收发器的突入电流可能会引起明显的电压电源纹波 。 我们可以使用一个示波器来验证电源电压是稳定， 还是随着总线状态变化而变化 。 转换期间， 最好不要让收发器“饥饿” 。 收发器受到其限流的保护， 但是， 当收发器试图驱动总线至显性状态时， 如果其中一条总线短路至电源或者接地， 则电源电流极高 。 如果电压调节器无法提供这么多的电流， 则电压电平降至收发器规格范围以下， 甚至可能会低至触发收发器的欠压锁定状态 。
【CAN 控制器局域网物理层调试的基础知识和实例分析】CAN物理层基础知识
一旦完成所有基础检查， 就可以检查CAN物理层的核心CAN总线了 。 收发器的两个关键组件便是接收器和发射器 。 发射器被称作CAN的驱动器 。 通过VCC/2共模点（约2.5V）对CAN物理层偏置， 见图4 。
图4 简易CAN总线收发器


文章插图

发收器将单端数字逻辑信号、TXD（或者D）和RXD（或者R）转换为差分CAN总线所要求的电平 。 当总线为显性时， 在接收节点， 其CAN标准定义的差分电压（Vdiff（D））大于1.2V， 并且处于逻辑低状态 。 当总线为隐性时， 在接收节点， 其CAN标准定义的差分电压（Vdiff（R））为-120mV≤(Vdiff(R))≤ 12 mV， 并且处于逻辑高状态 。 两种总线状态均通过收发器内共模网络偏置 。 图5显示了典型的总线层级 。
图5 CAN总线状态


文章插图
对总线进行调试时， 最为有用的工具之一便是示波器 。 尽管单通道示波器便可看到信号， 但最好还是用双或者四通道 。 理想情况下， 可同时看到TXD、RXD、CANH和CANL， 以确保收发器和总线性能如预期 。 进行初次调试时， 只需一个低带宽示波器， 因为标准CAN被限定在1Mbps 。 （在不远的将来， 在引入拥有灵活数据速率的CAN以后， 这种情况将有所改变 。 ）如果该节点正发送数据比特流， 则可在TXD输入端看到输入数据 。 差分CAN总线引脚（CANH/CANL）存在传输延迟， 同时还存在RXD输出传输延迟 。 在CAN中， 这些延迟均为循环时间， 或者说循环延迟 。 如果该节点正在接收， 则TXD闲置；但是总线和RXD输出会显示CAN帧 。
为了演示基础CAN总线工作情况， 图6显示了一个示波器， 它拥有两个模拟通道和两个数字通道， 以及一个函数生成器 。 CAN总线由两个SN65HVD255D EVM组成， 每个在总线上的端接电阻均为120Ω 。 示波器函数生成器连接至顶部EVM的TXD输入引脚 。 图7中， 数字通道1显示了CANH信号（蓝色）；模拟通道2显示了CANL信号（黄色）；数字通道2显示了RXD信号（绿色） 。 尽管该示波器的精确度很低， 但这个简单的测试表明， 该CAN物理层的表现在总体上符合我们的预期 。