总线干扰神器——VH6501

雨点打透心脏的1/2处 2022-09-03 00:09 271阅读 0赞

前不久小怿介绍了一款高效CAN总线报文解析工具——Scope，不知道大家还记不记得呢？今天小怿接着为大家介绍经常与之配合进行ECU的CAN网络一致性测试的工具——VH6501。为了测试一个系统在信号干扰和失效的情况下是否仍能稳定工作，需要一种仪器用来面向对象再现CAN总线信号、总线物理属性和逻辑电位（隐形或显性）的干扰，VH6501的功能就是如此，因此它也有一个更通俗的名字——干扰仪。

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图1 VH6501

VH6501是将CAN/CAN FD干扰硬件和CANoe网络接口卡集成在一起的一款设备，它是替代CANstress的高阶产品，允许为CAN/CAN FD一致性进行简单的测试设置而无需额外的网络接口和专用线缆。它的主要功能是数字干扰和模拟干扰，可以自定义任意显性或隐性序列实现干扰，也可以实现CAN线对地或对电源短路以及CAN线高低之间的短路或者改变两者之间的电容值来进行干扰。当然，当我们不使用它的干扰功能时，它还可以被当作一个网络接口卡来使用。

它的优点也显而易见，相对于CANstress，VH6501可以对CAN FD进行干扰，它的干扰硬件和网络接口结合在一个紧凑的USB设备中，最突出的优点还是它能与CANoe无缝集成，通过编写CAPL脚本实现个性化测试。VH6501所有干扰功能都必须通过CAPL实现，不具备CAPL脚本编写能力的同学们看到这里是不是犯愁了？不用担心，要不我们怎么常说CANoe功能强大呢，CANoe里提供的示例工程已经把VH6501的功能集成好了，代码逻辑已经编译好，我们只需根据需求配置相关参数就行。下面我们就以bus-off测试为例来介绍如何实现VH6501的干扰功能。

# **Bus-off测试背景** #

为避免某一通信节点故障而影响其他节点通信，CAN网络具有严格的错误处理机制，每个CAN控制器中有一个发送错误计数器（TEC）和一个接收错误计数器（REC），根据计数值不同，节点会处于不同的错误状态，并根据计数值的变化进行状态转换，状态转换及错误计数的详细规则总结如下图所示。

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图2 状态转换及错误计数规则

节点进入bus-off状态后，存在三种恢复情况：第一种是MCU开启了CAN控制器的自动恢复功能，节点只需检测到128次11个连续的隐性位便可以恢复通信，这也是我们常说的快恢复。由此我们也可以得到快恢复最快的时间是在总线空闲时128×11bit，最慢是在128帧正常报文发送完成用时128×133bit；第二种恢复情况是MCU没有开启CAN控制器的子回复功能，也不敢与总线关闭错误，节点将一直无法主动恢复总线通信，只能通过重新上电的方式使节点恢复；第三种恢复情况是我们最常用的，MCU对CAN控制器的恢复过程进行编程处理，此时，节点的恢复行为由具体的编程逻辑决定，各厂家普遍采用先快恢复后慢恢复的恢复策略，恢复过程如下图，于是我们就需要对快恢复定义的时间、次数以及慢恢复时间进行验证。

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图3 MCU实现总线关闭恢复流程

# **测试准备** #

首先我们需要按示意图搭建好测试环境；

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图4 连接示意图

然后打开CANoe，找到示例工程Disturbance(CAN)打开；

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图5 示例工程

接着需要将VH6501的CAN通道分配给工程里的软件通道CAN1，有一点需要注意的是，使用到VH6501的干扰功能时需要在硬件配置里勾选Activate，如果没有勾选就只是一个普通的接口卡了。

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图6 通道配置和使能勾选

# **测试过程** #

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图7 MainConfigPanel

通过Panel打开MainConfigPanel面板，点击面板中的TriggerConfiguration按钮打开对应的配置面板TriggerConfigurationPanel，如果是干扰所有报文，保持默认状态就行；如果是干扰单个ID的报文，则需将ID转换成二进制填到IDBase里。干扰位置可根据测试要求选择，一般我们选择特定极性位，如AckDEL位，这里需要注意的是面板中设置的干扰位是实际干扰位的前一位，我们想干扰AckDEL位那我们设置的就是AckSlot位，旁边的TriggerOffset可以帮助我们实现干扰某一位场中具体到某一字节。

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图8 TriggerConfigurationPanel

然后我们回到主面板，点击Sequence Configuration按钮打开SequencePanel面板，配置波特率和插入序列片数，干扰极性根据需要设置，这里我们干扰AckDEL位就设置成显性Dominant，需要注意的是设置干扰成隐性需要选择RecessiveStress而不是Recessive，设置好后点击Add Segment。

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图9 SequencePanel

我们再回到主面板，确认通道信息，设置好干扰次数和循环次数，如图示，然后我们启动CANoe工程，在Trace窗口可以看到正常的报文。

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图10 干扰前Trace窗口

然后我们点击面板中的Enable On Device按钮就开始进行干扰了。

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图11 设置干扰次数和循环次数实施干扰

# **干扰结果及分析** #

在触发位后连续插入干扰序列，改变干扰位的显隐性特征，使其判定为错误帧，并发出错误帧，我们会在Trace窗口查看到错误帧，因为进入bus-off需要TEC计数大于255，所以每32帧错误帧之后，节点会按设计进行快慢恢复逻辑，我们查看Trace窗口里报文时间差就能获取到快恢复时间及次数和慢恢复时间。

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图12 快恢复查看

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图13 慢恢复查看

我们还可以接入CANoe Scope来监测实施干扰前后的报文波形，具体怎么配置可以参照[《CANoe Scope—高效解析总线报文》][CANoe Scope]，我们可以对比干扰前后的波形。

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图14 正常报文AckDEL隐性

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图15 干扰后报文AckDEL显性

到这里我们就完成了整个bus-off测试，希望通过以上介绍大家能有所收获，更多关于VH6501的功能用途需要大家在实际应用中去解锁，我们下期见啦~

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[CANoe Scope]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMDgzOTg3Mg==&mid=2247488591&idx=1&sn=2303d2a6abfd25ddad98566f52b97318&chksm=96f653e0a181daf6f14064bf0aa88bf6dd02cd2bdbd7c06f82be4c37cc714b5d553dc471a027&scene=21#wechat_redirect
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