汽车电子通信问题的探究：以太网分析、车载总线协议解码及CAN位时间测试深度剖析

提及汽车电子行业的通信难题，人们自然会想到如CAN、LIN、CANFD等车载网络协议。工程师在调试这些通信问题时，示波器是否配备相关协议分析插件显得尤为关键。这些插件如何协助工程师解决问题？本文将从示波器的以太网分析、车载总线协议解码以及CAN位时间测试三个方面详细描述。

一、以太网分析

目前，车载以太网应用主要集中于域内通讯，其重要性不亚于传统的域外通讯。此外，还有激光雷达等需要高带宽和新的计算架构支持。此外，是成本效益也是必须考虑的问题。

如图1所示，为典型的汽车网络结构。

图1：典型汽车网络结构

与其他总线一样，以太网也需要进行多种测试来确保稳定性。这包括眼图测试、发送抖动测试、幅值特性测量、高低边缘时间测量以及占空比失真检测。通过这几个方面的测试，可以基本判断以太网性能是否良好。

为了满足整体电路板级别测试需求，包括常规信号和各类总线（如CAN,LIN）到更高层次，如100Base-TX）的ZLG致远电子提供了ZDS4054Plus最新固件支持百兆以太网分析功能。

连接时需使用ZTF100B转接板、二条SMA-BNC交叉线、一条平行数据线用于连接示波器，以及另一条平行或交叉数据线用于连接被测设备，如图2所示：

图2：百兆以太网分析连接方式

除了眼图检查，还能进行发送抖动检测幅值特性校准上升下降时间校正和占空比失真检测，如同图3所显示。

图3：发送抖动等功能展示

完整性的检查还包含以上所有功能，如同表4展示：

表4：完成度检查列表

结束后，可导出成果至HTML格式报告文件，便于记录和分享工作进展结果，如同表5-6所展示：

表5-6: 测试报告样式截取图片

二、常用协议解码

除了以上提到的，以便更广泛地适应各种工业环境需求，我们还需要关注以下几个点：

协议解码能力 - 支持所有主流标准通信协议，比如 CAN, LIN, FlexRay, SENT, CANFD;

大存储深度 - 不仅要对单个帧做标记，更要能够长期监控整个过程;

参数测量 - 需要支持波特率计数和总线负荷率;

下面是具体实施情况：

免费提供30余种标准解码模块 - 包括但不限于 CAN, LIN, FlexRay, SENT 和 CANFD 等，这些都是当前最流行的一批；而且，与竞品相比，它们通常只对单一帧波形进行解读，而我们可以基于512M存储空间进行70sCAN全方位观察其行为，从而保障监控整个交流过程，就像 图8 和 图9 所描绘；

图8: 标准免费提供30余种自动识别模块

图9: 70s_CAN 全面的波形捕捉与处理

完整事件日志记录系统

这里指的是一个强大的事件管理系统，不仅可以捕获512M存储空间下的每一帧信号，而且在事件日志中清晰地显示每个框架发生的情况，并且允许用户查看每个帧中的详细信息，比如开始/结束时间ID字段内容等。

如同这个例子中对于LIN标准框架捕捉后的描述:

图10: LIN 协议框架抓拍并解释

实时参数采集与同时显示24项物理参数

ZDS4054Plus 提供51项物理参数采集能力，其中24项可同时实时显示；它采用FPGA硬件加速技术，对即使是512M巨大的数据也能在不到1秒钟内完成计算，使得我们的工作效率大大提高。

四、实际应用案例介绍

最后，在讨论完理论知识后，让我们看看实际操作中的步骤是什么样的。一起来看一下如何执行一次简单的位延迟（t_bit）测量实验吧！

首先，我们打开软件界面，然后点击“触发”按钮选择合适条件触发模式。在这个模式下，你可以看到屏幕左侧出现了一个灰色的区域，该区域代表着你将要选定的参考信号。而你的目标是在这个灰色区域内找到符合要求的一个或者多个循环序列。如果你已经找到了符合要求的一个循环序列，那么你就应该把那个循环序列放置到右侧窗口中作为参考。如果没有，你可能需要调整触发模式或者寻找更多参考信号直到找到合适的一个。你应该注意的是，每当你改变触发模式或者添加新的参考信号，都会重新扫描整个屏幕上的所有可能位置，所以请确保你的搜索范围尽可能小才不会浪费大量宝贵资源。

如果你的项目非常复杂，可以考虑使用一些自动化工具帮助查找这样的循环序列，这样可以减少人工劳动并增加效率。但是，无论何种方法，最终都是一次又一次的人工确认过程，因为只有人类才能理解这些数字背后的意义——它们反映了设备内部运行状态以及其性能状况。