本文導讀

為提升CAN/CAN FD網絡的通信可靠性，各節點需盡可能配置合適且一致的采樣點。然而在設備CAN通信采樣點參數未知的情況下，如何驗證各節點采樣點設置的一致性？本文結合ZPS-CANFD設備的采樣點測量功能，介紹其測量原理及具體操作流程。

采樣點是CAN/CAN FD控制器在一個位時間（bit time）內讀取總線電平、判斷位邏輯值（顯性/隱性）的關鍵位置。如果采樣點位置不合理，可能導致通訊距離不達標、預期電平錯誤等異常的產生，進而影響系統通信穩定性。

因此，合理配置采樣點，確保網絡中各節點采樣點一致至關重要。

采樣點定義

采樣點是CAN/CANFD控制器讀取并判斷總線上各位邏輯值的一個時間點，也就是說一個位時間內從采樣點的位置讀取一個電平信號，以此確定這個“位”的顯隱性。CAN/CANFD控制器的最小時間周期稱作時間量子（Tq），它是通過對芯片晶振周期進行分頻而得來的，一個位時間有若干個Tq組成，同時根據功能分為四個階段：同步段、傳播段、相位緩沖段1和相位緩沖段2，如圖 1所示。
圖1 位時間結構圖

四個階段功能介紹如下：

• 同步段：位定時的時間基點，用于捕捉邊沿跳變，通常為1Tq。
• 傳播段：用于補償網絡內的信號傳播延遲，長度必須大于等于2倍的信號傳播時間，其可編程，通常是(1-8Tq)。
• 相位緩沖段1和相位緩沖段2：用于必要的重同步補償。作用方式為加長相位緩沖段1或者縮短相位緩沖段2。

由圖1可看到采樣點的位置，它位于相位緩沖段1的結束位置，其計算公式如下：

采樣點測量原理

ZPS-CANFD節點采樣點測量方法，以DUT作為接收節點，使用ZPS-CANFD發送某一位從后往前逐步被干擾脈沖干擾后的報文，直到DUT發送錯誤幀來判斷出現了采樣錯誤，進而確認DUT采樣點位置，也就是從錯誤幀波形數據中找到被干擾的位，然后測量出這個位未被干擾部分的脈寬作為分子，位時間作為分母，然后計算出結果，最后經過統計的方法得出采樣點的位置。

為了減少采樣點測量的誤差，從DUT的視角去判斷出現錯誤幀的時間點，所以需要拿到DUT的RX波形作為數據源進行采樣點的計算。ZPS-CANFD節點采樣點測量功能，既可以支持CAN節點采樣點的測量，也可以支持CANFD節點的采樣點測量，所以分為仲裁域采樣點測量和數據域采樣點測量。當進行仲裁域采樣點測量時，ZPS-CANFD發送標準CAN幀，當進行數據域采樣點測量時，ZPS-CANFD發送變速CANFD幀，具體的測量流程如下：1)將發送幀中數據場的第一個字節的第四位作為固定干擾位，并設置干擾脈寬；2)ZPS-CANFD發送滿足條件的干擾報文若干幀，觀察是否出現錯誤幀；

若無錯誤，按照選擇的測量算法對應步進值逐步往前移動干擾脈寬，重復以上步驟，直到DUT發送錯誤幀為止，進而判斷為采樣點位置。

圖2 干擾脈寬步進流程

ZPS實測步驟

DB9板卡 vs 傳統方案通過ZPS-CANFD的采樣點測量功能對CAN/CAN FD網絡上的各節點進行采樣點測量，進而判斷各節點的采樣點是否設置一致。下面以實測某DUT采樣點（仲裁域采樣點為80%，數據域采樣點為75%）的步驟為例，進行相關的介紹。第一步，按照圖 3連接方式，將DUT的RX、CAN信號分別和ZPS-CANFD的高速模擬通道DSO1、CAN1 OUT通道連接；

圖3 節點采樣點測試框圖

第二步，打開ZView軟件，點開【CAN1】通道參數設置界面，設置波特率、采樣點、終端電阻、工作模式及采樣比等參數；

圖4 CAN參數設置

注：1、ZPS-CANFD的采樣點設置時，建議設置和DUT的采樣點一致，尤其是測試變速CANFD幀的采樣點時，因為BRS位和CRC界定符位位寬的特殊性，設置不一致可能會出現通信錯誤，進而導致采樣點測試無法進行。另外采樣點設置一致，在報文解碼時，可以以DUT的采樣點進行解碼，更好分析錯誤幀。

2、采樣比必須設置到最大，否則會影響測量精度。

3、要保證總線上的終端電阻是60Ω。

第三步，點開【CH1】通道參數設置界面，將輸入信號源改為“DSO_1”，耦合方式設置為“直流耦合”，如圖5所示：

圖5 CH1輸入信號源修改為DSO_1

第四步，開啟“CAN1”通道；

第五步，點擊【分析】菜單，打開【節點采樣點測試】功能，進行硬件相關配置，其它參數默認即可，然后點擊“下一步”；

圖6 節點采樣點測試參數設置

注：1、RX數據源選擇要和步驟三一致；

2、RX上升/下降閾值需參考控制器手冊設置。
第六步，分別點擊“開始”按鈕，即可測量出仲裁域和數據域采樣點的結果。

圖7 仲裁域采樣點測量結果

圖8 數據域采樣點測量結果

采樣點測量結果是如何計算的呢？我們結合圖8、圖9對此問題進行回答。

單擊數據域采樣點測試結果界面的最后一行數據，可關聯到因干擾到DUT的采樣點而報出錯誤的第一幀錯誤報文及對應的波形，然后在RX波形中找到干擾位，并測量其未被干擾脈寬為750ns，然后根據公式計算=750ns/1000ns=75%，最后再對結果進行統計，得出采樣點結果。

圖9 干擾到采樣點后的第一幀錯誤幀及波形注：采樣點結果統計方法請參考ZPS-CANFD用戶手冊相關描述。