采樣點(diǎn)是接收節(jié)點(diǎn)判斷信號邏輯的位置，采樣點(diǎn)對CAN總線來說極其重要，尤其是在組網(wǎng)的時候，多個節(jié)點(diǎn)盡量保持同一個采樣點(diǎn)，若網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)采樣點(diǎn)不一致會導(dǎo)致同樣的采樣頻率出現(xiàn)采樣錯誤，使整個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障。

采樣點(diǎn)的規(guī)則及原理

CAN協(xié)議里將一個位時間分為同步段、傳播段、相位緩沖段1和相位緩沖段2。這些段又由稱之為Time Quantum（以下稱為Tq）的最小時間單位構(gòu)成。1位由多少個Tq構(gòu)成、每個段由多少個Tq構(gòu)成等是可以設(shè)定的。通過設(shè)置bit時序，使得可以設(shè)定一個采樣點(diǎn)以使總線上多個單元可同時采樣，所謂采樣點(diǎn)就是在這一時刻總線上的電平被鎖存，這個鎖存的電平作為位的值。采樣點(diǎn)的位置在相位緩沖段1（PBS1）的結(jié)束處。

圖1 CAN 位時間結(jié)構(gòu)圖

同步段（SS）：多個連接在總線上的單元通過此段實(shí)現(xiàn)時序調(diào)整，同步進(jìn)行接收和發(fā)送工作，邊沿包含在此段中；

傳播時間段（PTS）：用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)上所有的物理延遲；

相位緩沖段1（PBS1）和相位緩沖段2（PBS2）：當(dāng)信號邊沿不能被包含于（SS）段中時，可在此段進(jìn)行補(bǔ)償；

采樣點(diǎn)：讀取并解釋總線上各位值的一個時間點(diǎn)。

采樣點(diǎn)位置如圖1所示，它是讀取總線電平，并將讀到的電平作為位值的點(diǎn)，所以從一個位的開始到采樣點(diǎn)的時間占一個完整位的總時間的百分比就是所求的采樣點(diǎn)的值：

sample =（1+TSEG1）/（1+TSEG1+TSEG2）

ZPS-CANFD采樣點(diǎn)測試的測試原理

將ZPS-CANFD設(shè)備連接好后，再選擇“采樣點(diǎn)測試”并設(shè)置好對應(yīng)的參數(shù)，然后開始測試即可進(jìn)行采樣點(diǎn)的測試，如圖2，最終的測試結(jié)果為：90%，誤差為5%位寬。

圖2 采樣點(diǎn)測試結(jié)果

ZPS-CANFD測試原理及過程如下：

1、用ZPS-CANFD發(fā)送ID 為0的報文100幀，在此報文的第一個ID位（1注1）的0%處施加一個寬度為27%位寬（2注2）的干擾（如圖3），記錄這100幀報文中出現(xiàn)的錯誤幀數(shù)，但由于此時距離采樣點(diǎn)位置較遠(yuǎn)，暫時不會出現(xiàn)錯誤幀。

圖3 干擾1

2、27%位寬的干擾逐漸以1%位寬的步進(jìn)向右移動，在干擾的右邊沿快靠近采樣點(diǎn)時（如圖4），由于通信延遲的關(guān)系，此時采到的電平和ZPS-CANFD發(fā)送的不一致了，導(dǎo)致DUT接收到的CRC校驗(yàn)和DUT計算的CRC校驗(yàn)不一致，DUT就會主動發(fā)出錯誤幀，把每一個不同干擾位置的錯誤幀數(shù)記錄下來。從此刻開始，繼續(xù)往右步進(jìn)，錯誤幀數(shù)也會有所增加。

圖4 干擾2

3、繼續(xù)步進(jìn)，當(dāng)干擾的左邊沿位置過了采樣點(diǎn)后（如圖5），此時DUT就不會再出現(xiàn)錯誤幀了。因此，最后一個出現(xiàn)錯誤幀的位置就是我們想要知道的采樣點(diǎn)位置。

圖5 干擾3

常規(guī)采樣點(diǎn)的設(shè)計

采樣點(diǎn)對CAN總線來說非常重要，在組網(wǎng)的時候，多個節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量保持同一個采樣點(diǎn)，且最好在但不超過7/8位時間點(diǎn)上，標(biāo)準(zhǔn)中也給了如下幾個例子。

關(guān)于采樣點(diǎn)的計算：

sample =（1+TSEG1）/（1+TSEG1+TSEG2）

例如上面的計算舉例：晶振時鐘頻率16M，SJW為1個Tq， TSEG1為13， TSEG2為2，則采樣點(diǎn)計算帶入上面的公式，sample =（1+13）/（1+13+2）=87.5%。

半導(dǎo)體行業(yè)采樣點(diǎn)測試現(xiàn)狀半導(dǎo)體行業(yè)下游市場涉及汽車、工業(yè)、消費(fèi)電子等各個領(lǐng)域，僅控制器市場在2020年就已達(dá)175億美元，2021年重返正增長，2020-2025年CAGR為8%。以汽車電子為例，當(dāng)前汽車領(lǐng)域隨著新能源汽車的蓬勃發(fā)展，對于該分類汽車的開發(fā)也愈加成熟。其系統(tǒng)可以分為幾大板塊，即動力總成、車身控制、輔助駕駛系統(tǒng)等，而每個系統(tǒng)下又有多個子單元進(jìn)行單獨(dú)控制，例如發(fā)動機(jī)、座椅調(diào)節(jié)、空調(diào)、影音裝置等。因此從數(shù)量上來說，一輛車所需要的ECU和MCU的數(shù)量也在隨之增加。到目前為止，各系統(tǒng)下的節(jié)點(diǎn)數(shù)量一般都會達(dá)到20-50個。

ECU的增加使得汽車線束排線困難、軟件維護(hù)與升級困難、模塊間信息溝通效率低，因此就需要使用CANFD技術(shù)來增加通訊的速率和效率，而此時隨著帶寬的增加，各節(jié)點(diǎn)的采樣點(diǎn)測試就成為了保證通訊的核心點(diǎn)。

總結(jié)

ZPS-CANFD是致遠(yuǎn)電子總線分析儀第二代CAN總線開發(fā)輔助工具，是適用于CANFD、CAN、LIN總線的測量及測試儀器，支持總線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，高層協(xié)議解析及診斷，能對CANFD、CAN總線物理層電氣信號實(shí)時采集和記錄，并附帶有高速模擬通道、通用數(shù)字IO及模擬IO，通過提供的硬件接口及軟件功能，用戶能夠便捷地構(gòu)建總線信號測量與分析、節(jié)點(diǎn)功能仿真及測試、網(wǎng)絡(luò)可靠性診斷及評估的自動化系統(tǒng)。