什么是CAN XL？

CAN XL是第三代控制器局域網(wǎng)協(xié)議，建立在經(jīng)典CAN和CAN FD網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，并支持向后兼容。它面向車載網(wǎng)絡(luò)，使用單個(gè)差模總線連接多個(gè)控制器和傳感器。由于高度的耐用性和對布線需求最小的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制器局域網(wǎng)協(xié)議越來越多地進(jìn)入新的工業(yè)應(yīng)用。

CAN XL支持比其前代產(chǎn)品更高的數(shù)據(jù)比特率和更長的數(shù)據(jù)有效載荷，允許高達(dá)20Mbit/s的傳輸速率和高達(dá)每幀2048字節(jié)的傳輸速率。為了支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，引入了一種新的CAN SIC XL收發(fā)器類型，用于提供高速數(shù)據(jù)傳輸所需的快速信號(hào)邊沿、低振鈴和對稱性。

CAN XL仍可與混合模式總線上的典型CAN、高速CAN或CAN SIC收發(fā)器一起使用，或者如果應(yīng)用不需要高比特率時(shí)也可一起使用。

更高的比特率和數(shù)據(jù)有效載荷能力使CAN XL能夠彌合CAN FD和汽車以太網(wǎng)100BASE-T1之間的差距。CAN XL支持以太網(wǎng)隧道，旨在集成到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。

CAN XL的信號(hào)構(gòu)成

CAN XL使用差分兩線總線，由CAN高電平（H）和CAN低電平（L）信號(hào)組成。

實(shí)際信號(hào)的電壓電平取決于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和所使用的收發(fā)器類型（如：總線是僅由 CAN XL 器件組成，還是將 CAN XL 與經(jīng)典 CAN 和/或 CAN FD 器件混合使用）。

CAN XL幀由仲裁段、XL數(shù)據(jù)段和第二個(gè)仲裁段組成。

圖1 CAN XL幀結(jié)構(gòu)

在仲裁段，幀位以“標(biāo)稱”比特率傳輸，通常高達(dá) 500kbit/s。XL 數(shù)據(jù)段通常以至少幾兆比特/秒的更高比特率傳輸，稱為 XL 數(shù)據(jù)比特率。

有兩種邏輯狀態(tài)：邏輯0和邏輯1。在總線空閑和仲裁段，邏輯 0 由“顯性”狀態(tài)表示，而邏輯 1 由“隱性”狀態(tài)表示。

當(dāng)總線未驅(qū)動(dòng)時(shí)，會(huì)進(jìn)入隱性狀態(tài)；當(dāng)至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)總線時(shí)，會(huì)進(jìn)入顯性狀態(tài)。這提供了一種仲裁機(jī)制，允許來自一個(gè)節(jié)點(diǎn)的顯性位覆蓋另一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)碾[性位，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送時(shí)必須主動(dòng)讀取總線狀態(tài)，如果總線狀態(tài)與傳輸?shù)臓顟B(tài)不匹配，則立即停止傳輸。在這種情況下，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)“贏得”了仲裁。

仲裁只能在仲裁段進(jìn)行，并且在CAN XL數(shù)據(jù)段一次只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在總線上傳輸。

總線在隱性狀態(tài)下空閑，CAN H和CAN L信號(hào)都在2.5V左右。注意其差分電壓等于或接近于0。在顯性狀態(tài)下，CAN H被驅(qū)動(dòng)至5V，而CAN L被驅(qū)動(dòng)至0V，從而產(chǎn)生正差分電壓。

CAN XL波形測試與串行譯碼

測試工具：虹科Pico4425A示波器（EP014）

圖2 CAN總線示波器（EP014）

測得的CAN XL波形如下圖。接下來，我們將在配套的PicoScope 7 Automotive軟件中進(jìn)行串行譯碼。

圖3 CAN XL波形數(shù)據(jù)

CAN XL 譯碼工具包含在虹科PicoScope 7 Automotive軟件中。要在 PicoScope 7 Automotive軟件中譯碼 CAN XL 波形，請從【更多】工具菜單里選擇并啟動(dòng)【串行譯碼】話框。如下圖

圖4 選擇【更多】中的【串行譯碼】

在軟件支持的協(xié)議列表里，選擇【CAN XL】，然后點(diǎn)【下一步】。

圖5選擇【CAN XL】

隨后為CAN XL數(shù)據(jù)信號(hào)選擇相應(yīng)的輸入通道，例如下圖的A通道。數(shù)據(jù)源可以是來自CAN XL TXD 的信號(hào)、差分總線的CAN H 或 CAN L。

CAN XL譯碼只需要一個(gè)差分通道。但是，如果需要，也可以通過捕獲CAN H和CAN L并使用數(shù)學(xué)通道來計(jì)算差分信號(hào)電壓，并進(jìn)行譯碼。數(shù)學(xué)通道可以用作譯碼器的數(shù)據(jù)源。

一旦選擇了數(shù)據(jù)的來源通道，接著根據(jù)所測的CAN XL總線的參數(shù)來設(shè)置以下選項(xiàng)：

1

閾值

一般設(shè)置為信號(hào)電壓水平的中間值為閾值，即CAN XL的差分電壓在0至5V之間變化，我們設(shè)置為2.5V的閾值。

2

XL Data Bit Rate （XL數(shù)據(jù)比特率）

XL數(shù)據(jù)段所使用的波特率。

3

FD Data Bit Rate （FD數(shù)據(jù)比特率）

比特率可切換（BRS=1）的CAN FD數(shù)據(jù)包，其數(shù)據(jù)段所用的波特率。如果總線上沒有節(jié)點(diǎn)發(fā)送CAN FD數(shù)據(jù)，這個(gè)選項(xiàng)可以被忽略。

4

Nominal Bit Rate (標(biāo)稱比特率)

CAN XL數(shù)據(jù)包仲裁段所使用的波特率。此設(shè)置也適用于總線上可能存在的任何經(jīng)典CAN數(shù)據(jù)包和任何CAN FD數(shù)據(jù)包的仲裁段。

5

Hing or Low (高或低)

所選擇的數(shù)據(jù)來源是CAN高還是CAN低信號(hào)。如果是對CAN TXD進(jìn)行譯碼，請選擇CAN Low。

圖6配置CAN XL參數(shù)

配置完所有選項(xiàng)后，單擊【下一步】進(jìn)入【顯示】選項(xiàng)卡。在【顯示】選項(xiàng)卡中，根據(jù)需要配置以下字段：

1

名稱

設(shè)置譯碼器實(shí)例名稱。PicoScope 會(huì)自動(dòng)使用默認(rèn)名稱填充此名稱，但你可以根據(jù)需要進(jìn)行更新。

2

圖形顯示格式

為原始的數(shù)據(jù)包選擇一種在波形圖上顯示的數(shù)據(jù)格式。

3

表格顯示格式

為原始的數(shù)據(jù)包選擇一種在譯碼器輸出表格里顯示的數(shù)據(jù)格式。

4

表格內(nèi)容

選擇讓表格只顯示當(dāng)前緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)，還是顯示所有緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)。

5

時(shí)間標(biāo)尺間解碼

如果設(shè)置了時(shí)間標(biāo)尺，譯碼器將僅解碼兩條時(shí)間標(biāo)尺之間的數(shù)據(jù)。

圖7 配置顯示字段

到此，你可點(diǎn)擊上圖的【完成】，完成所有設(shè)置，軟件即開始譯碼。

圖8 CAN XL譯碼結(jié)果