什么是CAN一致性测试？

谦益行 · 公众号 · · 2024-06-12 06:37

正文

一致性测试是指用来检验一个实体（元件、部件、系统）是否符合相关规范的测试流程。所以CAN一致性测试就是指测试CAN节点是否符合CAN的通讯协议规范！

CAN总线的开发设计有相应的一系列规范，如ISO 11898、ISO 14229、ISO 15765、OSEK、AUTOSAR网络管理规范等等。为什么大家都按照统一的规范设计，还会出现偏差，还需要一致性测试呢？

首先，不同的工程师对规范的理解可能有差异，这些差异会导致设计问题。

另外，在产品的硬件设计过程中由于PCB上元器件的布局布线不同也会导致硬件参数偏差问题。

最后，软件的运行机制和硬件的电路特性，还会引入一些系统问题，比如时序不准。

软件时钟运算偏差+硬件电路的延迟=时序不准

这些问题轻的会导致总线出现偶发错误帧，重的会导致通信相关功能失效。为了消除安全隐患，保证产品的通信质量，缩小CAN网络中的节点差异，提高CAN网络的抗干扰能力，就需要在批量生产前进行CAN的一致性测试。

CAN的一致性测试按通信协议层次主要分为三层：物理层、数据链路层和应用层。

1.物理层

物理层的一致性测试主要是电阻、电容特性，电平值，阈值，边沿时间，容错性能等通信介质物理特性相关的测试，这部分对总线的影响很大，所以是一致性测试中最重要的部分。

比如输出电压测试，"隐性"状态下，总线差分电压范围应为-1~0.5V（典型值0V）；"显性"状态下，总线差分电压范围应为0.9~5.0V（典型值2.0V）。如果“隐性”电平大于0.9V，会使总线误入持续的“显性”状态，导致总线故障；

假如实测“显性“电平为1.2V，说明该节点驱动能力较弱，虽然1.2V也在正常范围内，但是在强电磁干扰的环境下，共模干扰会串扰到CAN总线中使该电平变为0.9V以下，容易出现电平翻转（“显性”变“隐性”），进而导致该节点总线故障。

输出电压幅值引起错误

节点故障后会频繁发出错误帧，在CAN总线中，虽然错误帧不被接收，但是依然会占用总线的带宽，会导致其他正常节点发送延迟。

2.数据链路层

数据链路层的一致性测试主要是位时间，采样点，帧格式，DLC等关于通信介质中的数据排列和组织。

比如采样点的测试，采样点是CAN接收节点判断信号逻辑的位置，CAN通讯属于异步通讯，需要通过不断的重新同步才能保证接收节点的采样准确。

若采样点太靠前，则因为总线中寄生电容《干货|CAN总线为什么要加终端电阻？》的原因《干货|CAN总线为什么要加终端电阻？》，容易发生采样错误；若采样点太靠后，则因为SJW原因，会引起接收节点同步跳转宽度的调整（调整自身时钟进行匹配），调整不好就容易出现错误；所以对采样点的测试很重要。
采样点是由CAN节点软件通过内部寄存器设置的，外部设备如何知道，或者说如何测试呢？

其实道理也很简单，那就是对1个位时间段中每个时间点分别施加干扰，如果某个时间点的干扰被CAN节点检测到了，就说明此时间点是采样点。

通过施加干扰信号测试采样点

通过测试设备设置偏移时间和持续时间，比如从位时间的10%开始施加干扰，每次递增1%，持续干扰到100%。

从位时间的10%施加干扰到100%

规范定义的采样点范围是75%≤采样点≤83.4%，所以实际采样点应该都设置在后半个位时间，有时为了节省时间，可以从位时间的中间（比如45%）位置开始施加干扰；施加干扰的过程中查看设备统计记录的错误报文，出现错误报文的干扰点就是采样点。

此外，CAN节点的采样值是否准确还与波特率（计算位时间）的误差范围有关，波特率的抖动范围不能过大。比如500k的波特率（位时间2us），如果抖动后，位时间变为1.8us或2.2us，将导致采样点的逻辑判断错误而出现总线故障。

波特率抖动

根据规范要求，每个节点的位时间误差范围应满足t=2us±3%。

3.应用层

应用层的一致性测试包含的内容比较多，基本项是报文周期和报文类型。此外还有网络管理、诊断、刷写和网关路由等。其中很多内容是主机厂自定义的。

什么是CAN一致性测试？

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