CAN总线虽然有强大的抗干扰和纠错重发勺腴孥圜机制,但我们要认识到,由于最早CAN是被应用于汽车行业,而汽车内部的电磁环境并不恶劣,最高电压很少超过3鲂番黟谊6V。但目前CAN被大量应用于其他很多行业,比如轨道交通、医疗、煤矿、电机驱动等,而这些场合的电磁环境则恶劣许多。所以目前CAN的非汽车现场应用中,被干扰导致的异常约占30%之多。所以排查干扰是我们检查和评估CAN总线通讯异常的必需步骤
1、单帧波形FFT分析
1、波形设置窗口中,选择CAN共模(即CAN-MOD)的方式,可以滤除正常信号,让干扰信号水落石出。选中单帧,对应的波形视图CAN-FFT栏目显示所选帧的FFT分析结果,列表排列的是干扰幅值的排名,我们只需关心最高幅值即可。注意如果是0Hz的幅值最高,可以略去。
2、多帧波形FFT分析
1、但对于现场排查故障的工作来说,单帧分析无法全面了解干扰的情况,这时,可以使用“觊皱筠桡CAN-FFT”功能模块对多个CAN帧进行FFT分析统计芟坳葩津,统计结果是从大到小进行排序的干扰幅值。一般来说如果超过200毫伏即有影响正常通讯的风险(CAN显性电平为0.9V,一般需要高1.1V才能保证基本的通讯)。找到干扰频率后,我们需要查看系统中哪些部件是这个频率,这样我们可以针对性做解决方案。
3、共模统计功能
1、也可以使用CAN报文中的共模统计功能,设置好干扰幅度门限(默认为0.2V),点击开始统计即可。软件自动将干扰幅值从大到小进行排序。用户也可以双击进行对应帧查看。
4、周期脉冲性干扰
1、如果是周期脉冲性干扰,在FFT变化后,由于不是正弦的信号,所以大部分能量还是集中在0HZ,所以这个情况下需要人工进行测量。可见这个周期性的脉冲是20KHZ,如果是FFT的结果是看不出来的。
5、通过FFT查找干扰示例
1、新能源汽车通常是指纯电动汽车或者混左佯抵盗合动力汽车,与传统汽车不同,其是使用电池、电容来存储能量,然后通过逆变的方式变芤晟踔肿成交流,带动电动机驱动车辆。所以带来的就是复杂的电磁环境。主要问题:逆变产生的巨大电流形成强干扰,串扰到CAN总线上,导致控制器死机、损坏或者通讯延迟及中断,车辆运行不稳定。用户的现象是:仪表显示滞后,显示错误。导致司机判断延迟与错误,影响交通安全。通过将RoyalScope接入电动车的CAN总线,进行FFT分析,我们可以发现,原有的波形在逆变打开后(或者加速踏板踩下后),即会有干扰产生。正常的波形被干扰后,目测即可看出有干扰频率。然后我们进行FFT分析,选择CAN共模,即可找到是1275KHZ的干扰频率。我们可以发现这个正弦频率与系统中电动机的频率吻合,即可断定是电动机的动力线缆与CAN总线靠得太紧,导致磁耦合,产生脉冲群。干扰导致帧错误增加,重发频繁,正确数据不能及时到达。所以如何定位干扰与消除干扰是每个制造厂商与维护商必须要处理的。
6、排除干扰的解决方案
1、由于强电流产生的是空间磁干扰,所以屏蔽层效果很小,应该将CAN线缆双绞程度加大,即2线靠的更紧点,保证差模信号被干扰的程度减小,这对于周期正弦干扰有很强的抑制性;
2、将动力线缆与CAN线缆远离,最近距离不得小于0.5米,这个对于抑制周期脉冲干扰是最有效的;
3、CAN接口设计采用金升阳隔离收发模块TD301MCAN,隔离、限幅,防止ECU因为强干扰死机;
4、CAN接口增加磁环、共模电感等抗浪涌效果较好的感性防护器件。
5、外接专用的信号保护器消除干扰,如信号隔离调理器LCAN-OptoAdapter减弱干扰强度和CANbridge-100网桥做隔离。
6、采用光纤传输,比如来可电子的CANFiber-100,完全隔绝干扰。
7、程序做抗干扰处理,通常在监测到总线关闭后,50毫秒后重新复位CAN控制器,清除错误计数。连续复位10次后,这个时延长到1秒。