■ 引言

在汽車行業，隨著電子系統的不斷演進和整車控制邏輯的日益復雜，CAN、LIN和FlexRay總線技術支撐著從發動機管理到安全系統的關鍵功能。使用泰克便攜示波器能夠幫助工程師精確診斷并優化汽車電子系統，從而確保車輛通信無誤。

主要汽車總線技術

CAN總線

技術規格和標準

CAN FD：為了支持更快的數據通信，開發了CAN FD（靈活數據率），該版本的數據率最高可達8Mbps，有效載荷長達64字節。

CAN XL：CAN XL是由CAN in Automation (CiA)開發的最新標準，支持最高20Mb/s的數據速率，數據字段長度最大可達2048字節。

工作原理

物理層和數據鏈路層：CAN定義了ISO 7層模型的數據鏈路層，常用的物理層規格是ISO 11898，它是一個差分2線接口，運行在屏蔽雙絞線（STP）、非屏蔽雙絞線（UTP）或帶狀電纜上。

通信協議：CAN使用非返回零（NRZ）位編碼和位填充技術，確保消息緊湊并具有高噪聲免疫性。在總線空閑時，任何節點都可能開始傳輸。當多個節點同時啟動消息時，CAN和CAN FD使用逐位仲裁，而CAN XL使用載波偵聽多路訪問/碰撞解決（CSMA/CR）來確定哪個消息具有更高優先級。

LIN總線

技術規格與工作原理

基于標準：LIN是基于增強型ISO9141標準的低成本單線實現。

網絡結構：LIN網絡由一個主節點和一個或多個從節點組成。所有消息都由主節點發起，只有一個從節點響應每條消息，因此不需要像CAN那樣的沖突檢測和仲裁能力。

通信協議：通信基于UART/SCI，數據以8位字節形式發送，附帶起始位和停止位，無奇偶校驗位。數據傳輸速率范圍從1kb/s到20kb/s，雖然速度較慢，但適用于既定應用且有助于最小化電磁干擾（EMI）。

狀態管理

總線狀態：LIN總線有兩種狀態：活動和睡眠。當總線處于活動狀態時，所有節點都醒著并監聽相關的總線命令。總線可以通過主節點發出的睡眠幀或總線活動低于預設時間而進入睡眠狀態。

喚醒機制：總線通過任何節點請求喚醒或主節點發出的中斷字段被喚醒。

FlexRay總線

技術規格與工作原理

物理層：FlexRay使用雙線差分總線，可以運行在屏蔽雙絞線（STP）或非屏蔽雙絞線（UTP）上，最高速度可達10Mb/s，顯著快于LIN的20kb/s和CAN的1Mb/s。

雙通道架構：FlexRay的一個重要特征是其雙通道架構，這一設計可以在安全關鍵的應用中提供冗余通信，確保信息的可靠傳輸；在不太安全關鍵的應用中，兩個通道可以配置為傳輸不同信息，總傳輸速率可達20Mb/s。

通信協議

時間觸發協議：FlexRay采用時間觸發協議，結合了之前同步和異步協議的優點。通過通信周期中包含靜態和動態幀，為網絡上的每個設備提供固定長度的時間槽來通信。

幀結構：FlexRay的幀由三個主要部分組成：頭部段、有效載荷段和尾部段。頭部段包括幀類型指示符、幀ID、有效載荷長度等信息；有效載荷段傳輸實際數據；尾部段包括循環冗余校驗（CRC）。

使用泰克示波器調試

CAN、LIN和FlexRay總線

1

設置解碼

配置輸入：在Tektronix示波器上，通過按下面板上的“Bus”按鈕來定義示波器的輸入為特定的總線類型（CAN、CAN FD、CAN XL、LIN或FlexRay）。

詳細參數配置：輸入包括選擇總線標準（如CAN XL）、信號類型、輸入通道、比特率、電壓閾值和采樣點（作為比特時間的百分比）。

2

觸發選項

觸發設置：示波器提供多種觸發選項，允許基于特定的總線活動配置觸發。例如，可以設置在特定的起始幀、幀類型（如數據幀或錯誤幀）、特定的標識符或數據內容觸發。

觸發示例：例如，對CAN XL，觸發器可以設置為在起始幀的尾部或在幀ID值為特定數字時觸發。

3

搜索功能

自動化搜索：使用Wave Inspector自動化搜索功能，可以找到符合特定搜索條件的所有總線事件。這類似于觸發設置，但用于在數據獲取后標記和瀏覽事件。

搜索設置：可以設置搜索特定的起始幀、幀類型、優先標識符、數據以及錯誤類型等，以自動搜索并標記滿足這些條件的事件。

4

解析總線數據

解碼顯示：解碼的總線數據以顏色編碼的圖形方式顯示，使得總線元素（如起始幀、標識符、數據和CRC值）清晰可見。

數據關聯：結果表格形式顯示總線活動，可以輕松地與軟件列表進行比較，計算執行速度，并通過點擊表格中的一行來自動放大對應的總線信號和解碼波形。

｜結語｜

泰克示波器為汽車電子系統的調試提供了強大的技術支持，無論是在開發、測試還是維護階段，都能幫助工程師有效提升工作效率和系統性能。其中，新2系示波器憑借其先進的技術、用戶友好的操作界面以及充分的便捷性，確保了汽車電子系統在復雜的通信網絡中的可靠性和穩定性。目前，新2系示波器現已加入“疊疊樂”計劃，詳情可通過閱讀原文了解。

審核編輯：劉清