原创 CAN XL总线测试与译码

CAN XL是第三代控制器局域网协议，建立在经典CAN和CAN FD网络的基础上，并支持向后兼容。它面向车载网络，使用单个差模总线连接多个控制器和传感器。由于高度的耐用性和对布线需求最小的总线拓扑结构，控制器局域网协议越来越多地进入新的工业应用。

CAN XL支持比其前代产品更高的数据比特率和更长的数据有效载荷，允许高达20Mbit/s的传输速率和高达每帧2048字节的传输速率。为了支持更高的数据传输速率，引入了一种新的CAN SIC XL收发器类型，用于提供高速数据传输所需的快速信号边沿、低振铃和对称性。

CAN XL仍可与混合模式总线上的典型CAN、高速CAN或CAN SIC收发器一起使用，或者如果应用不需要高比特率时也可一起使用。

更高的比特率和数据有效载荷能力使CAN XL能够弥合CAN FD和汽车以太网100BASE-T1之间的差距。CAN XL支持以太网隧道，旨在集成到TCP/IP网络系统中。

CAN XL的信号构成

CAN XL使用差分两线总线，由CAN高电平（H）和CAN低电平（L）信号组成。

实际信号的电压电平取决于总线拓扑结构和所使用的收发器类型（如：总线是仅由CAN XL 器件组成，还是将 CAN XL 与经典 CAN 和/或 CAN FD 器件混合使用）。

CAN XL帧由仲裁段、XL数据段和第二个仲裁段组成。

图1 CAN XL帧结构

在仲裁段，帧位以“标称”比特率传输，通常高达 500kbit/s。XL 数据段通常以至少几兆比特/秒的更高比特率传输，称为 XL 数据比特率。

有两种逻辑状态：逻辑0 和逻辑 1。在总线空闲和仲裁段，逻辑 0 由“显性”状态表示，而逻辑 1 由“隐性”状态表示。

当总线未驱动时，会进入隐性状态；当至少有一个节点驱动总线时，会进入显性状态。这提供了一种仲裁机制，允许来自一个节点的显性位覆盖另一个节点传输的隐性位，每个节点在发送时必须主动读取总线状态，如果总线状态与传输的状态不匹配，则立即停止传输。在这种情况下，另一个节点“赢得”了仲裁。

仲裁只能在仲裁段进行，并且在CAN XL数据段一次只能有一个节点在总线上传输。

总线在隐性状态下空闲，CAN H和CAN L信号都在2.5V左右。注意其差分电压等于或接近于0。在显性状态下，CAN H被驱动至5V，而CAN L被驱动至0V，从而产生正差分电压。

CAN XL波形测试与串行译码

测试工具：虹科Pico4425A示波器（EP014）

图2 CAN总线示波器（EP014）

测得的CAN XL波形如下图。接下来，我们将在配套的PicoScope 7 Automotive软件中进行串行译码。

图3 CAN XL波形数据

CAN XL 译码工具包含在虹科PicoScope 7 Automotive软件中。要在 PicoScope 7 Automotive软件中译码 CAN XL 波形，请从【更多】工具菜单里选择并启动【串行译码】话框。如下图

图4 选择【更多】中的【串行译码】

在软件支持的协议列表里，选择【CAN XL】，然后点【下一步】：

图5 选择【CAN XL】

为CAN XL数据信号选择相应的输入通道，例如下图的A通道。数据源可以是来自CAN XL TXD 的信号、差分总线的CAN H 或 CAN L。

CAN XL译码只需要一个差分通道。但是，如果需要，也可以通过捕获CAN H和CAN L并使用数学通道来计算差分信号电压，并进行译码。数学通道可以用作译码器的数据源。

图6 配置CAN XL参数

一旦选择了数据的来源通道，接着根据所测的CAN XL总线的参数来设置以下选项：

（1）阈值

一般设置为信号电压水平的中间值为阈值，即CAN XL的差分电压在0至5V之间变化，我们设置为2.5V的阈值。

（2）XL Data Bit Rate （XL数据比特率）

XL数据段所使用的波特率

（3）FD Data Bit Rate （FD数据比特率）

比特率可切换（BRS=1）的CAN FD数据包，其数据段所用的波特率。

如果总线上没有节点发送CAN FD数据，这个选项可以被忽略。

（4）Nominal Bit Rate (标称比特率)

CAN XL数据包仲裁段所使用的波特率。

此设置也适用于总线上可能存在的任何经典CAN数据包和任何CAN FD数据包的仲裁段。

（5）Hing or Low (高或低)

所选择的数据来源是CAN高还是CAN低信号。

如果是对CAN TXD进行译码，请选择CAN Low

配置完所有选项后，单击【下一步】进入【显示】选项卡。在【显示】选项卡中，根据需要配置以下字段：

名称

设置译码器实例名称。PicoScope 会自动使用默认名称填充此名称，但你可以根据需要进行更新。

图形显示格式。

为原始的数据包选择一种在波形图上显示的数据格式。

表格显示格式

为原始的数据包选择一种在译码器输出表格里显示的数据格式。

表格内容

选择让表格只显示当前缓冲区里的数据，还是显示所有缓冲区里的数据。

时间标尺间解码

如果设置了时间标尺，译码器将仅解码两条时间标尺之间的数据。

图7 配置显示字段

到此，你可点击上图的“完成”，完成所有设置，软件即开始译码。

图8 CAN XL译码结果

如需波形源文件，可点此获取：

https://bbs.qichebo.com/forum.php?mod=viewthread&tid=71867&extra=page%3D1&_dsign=7495e943