CAN一致性测试之输出电压测试

10.16638/ki.1671-7988.2019.17.026浅谈ISO11898汽车CAN总线电压测试马齐成，李销（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）摘要：随着电子技术在汽车上的广泛应用，汽车电子化程度越来越高。

从发动机控制到传动系控制，从行驶、制动、转向系控制到安全保证系统以及仪表报警系统渐渐形成了一个复杂的大系统。

整车厂大多时候将车载的电子控制单元（ECU）设计和生产外包给零部件生产商，整车集成期间电气系统被连成多个ECU、多节点的有机整体，使得其功能及性能更加完善。

目前CAN总线作为国际上应用最为广泛的现场总线之一，以其优良的可靠性和稳定性获得用户的肯定，也被广泛应用于ECU间的通信连接。

随着系统复杂度日益增加，其网络通信质量的可靠性要求变得日益突出。

为了确保can总线的通信质量，CAN总线电压测试就排在首位。

ISO 11898标准中描述的CAN 总线物理层一致性测试原理较为抽象，厂商在制定测试、执行测试过程中往往会遇到不少困难，这里主要是解读ISO 11898标准有关CAN物理层CAN 总线电压测试项目。

关键词：ISO 11898；CAN；电压；测试中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2019)17-72-03Talking about the voltage test of ISO 11898 automobile CAN busMa Qicheng, Li Xiao（The Automotive Engineering Institute of Guangzhou Automobile Group Co., Guangdong Guangzhou 511434）Abstract: With the wide application of electronic technology in automobiles, the electronic degree of automobiles is getting higher and higher. From engine control to drive train control, from driving, braking, steering system control to safety assurance system and instrument alarm system, a complex large-scale system has gradually formed. Most of the time, vehicle manufacturers outsource the design and production of on-board electronic control units (ECU) to component manufacturers.During the integration of the whole vehicle, the electrical system is connected into an organic whole of multiple ECU's and nodes, making its function and performance more perfect. At present, CAN bus, as one of the most widely used field buses in the world, is recognized by users for its excellent reliability and stability, and is also widely used in communication connection between ECU. With the increasing complexity of the system, the reliability requirements of its network communication quality become increasingly prominent. In order to ensure the communication quality of can bus, CAN bus voltage test is in the first place. The principle of CAN bus physical layer conformance test described in ISO 11898 standard is relatively abstract, and manufacturers often encounter many difficulties in the process of making and executing tests. This article mainly interprets the CAN bus voltage test items related to CAN physical layer in ISO 11898 standard.Keywords: ISO 11898; CAN; Voltage; TestCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2019)17-72-0372马齐成 等：浅谈ISO11898汽车CAN 总线电压测试731 前言在汽车电子控制单元ECU 内部采用CAN 总线的网络结构，可以达到信息共享、减少布线、降低成本以及提高总体可靠性的目的。

CAN总线测试解决方案CAN总线测试是指对CAN总线进行功能测试、性能测试、兼容性测试等一系列测试活动的综合过程。

通过对CAN总线进行测试，可以验证CAN 总线的正常工作，提高系统的稳定性和可靠性。

本文将介绍一些常用的CAN总线测试解决方案。

一、功能测试功能测试是对CAN总线的基本功能进行验证的过程，主要包括以下几个方面：1.1帧发送功能测试测试CAN总线的帧发送功能是否正常，包括数据帧和远程帧。

可以通过发送一系列不同类型的帧，检查CAN总线是否可以正确接收和处理这些帧。

1.2帧接收功能测试测试CAN总线的帧接收功能是否正常，包括数据帧和远程帧。

可以通过发送一系列帧，验证CAN总线是否可以正确接收并输出相应的数据。

1.3自发自收功能测试测试CAN总线的自发自收功能是否正常，即CAN节点可以自己发送帧并正确接收。

可以通过在两个CAN节点之间建立连接，模拟CAN总线的自发自收情况进行测试。

1.4位计时功能测试测试CAN总线的位计时功能是否正常，包括位传输时间、信号传输延迟等。

可以通过测量CAN总线上的位时序，验证CAN总线的位计时功能是否符合规范要求。

二、性能测试性能测试是对CAN总线的传输速率、传输延迟、抗干扰性等性能参数进行评估的过程，主要包括以下几个方面：2.1传输速率测试测试CAN总线的传输速率，包括数据帧和远程帧的传输速率。

可以通过发送大量数据帧和远程帧，统计传输时间和传输成功率来评估CAN总线的传输速率。

2.2传输延迟测试测试CAN总线的传输延迟，即从发送帧开始到接收帧完成的时间间隔。

可以通过发送帧和远程帧，测量发送时间和接收时间，计算传输延迟。

2.3抗干扰性测试测试CAN总线的抗干扰性，即在有干扰信号的情况下，CAN总线是否能正常传输数据。

可以通过在CAN总线上加入模拟的干扰信号，观察CAN总线的传输是否受到干扰。

三、兼容性测试兼容性测试是对CAN总线与其他设备、软件的兼容性进行测试的过程，主要包括以下几个方面：3.1设备兼容性测试测试CAN总线与其他设备的兼容性，包括CAN节点、CAN控制器、CAN转接器等。

CAN总线一致性测试方法熊天善;刘芳解;覃竣【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2022()8【摘要】CAN是控制器局域网(Controller Area Network,CAN)的简称,是由德国BOSCH公司开发并成为国际标准(ISO11898),是国际上应用最广泛的现场总线之一。

在北美和西欧,CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线,并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工业机械设计的J1939协议。

CAN总线具有安全性高、可靠性高、实时性好、功耗低、成本低等优点,主要应用于汽车、船舶、航天、医疗、工业等领域。

在CAN总线开发流程中,需要对所开发的CAN总线节点和总线系统进行验证与确认,检查所开发的CAN总线节点是否符合设计规范,即对CAN总线进行测试。

在汽车领域,CAN总线一致性测试内容主要包括输入电压阀值、总线电压、总线阻抗、上升时间、下降时间、容错性、采样点、对称性、报文数据类型、报文ID、报文DLC、位填充、信号缺省、周期容差和负载率等测试。

主要针对前7项较复杂的测试内容(输入电压阀值、总线电压、总线阻抗、上升时间、下降时间、容错性、采样点),用直观的图形与简单的文字详细讲述其测试方法和判定要求。

【总页数】6页(P259-264)【作者】熊天善;刘芳解;覃竣【作者单位】柳州五菱新能源汽车有限公司【正文语种】中文【中图分类】U461【相关文献】1.基于Vector总线设备的CAN总线测试方法概述2.ARINC825总线模拟仿真与一致性测试方法研究3.基于层次有向图的接口时序一致性测试方法4.IEC 61850 Ed 2.0一致性测试方法研究5.阵列天线相位一致性测试方法研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

CAN FD一致性测试：便捷、高效的自动化测试系统引言：后起之秀——CAN FD：随着各个行业的快速发展，消费者对汽车电子智能化的诉求越来越强烈，这使得整车厂将越来越多的电子控制系统加入到了汽车控制中，且在传统汽车、新能源汽车、ADAS和自动驾驶等汽车领域中也无不催生着更高的需求，可见传统CAN总线已明显无法满足了。

由此，在带宽与可靠性方面更为优异的“升级版”CAN——CAN FD应运而生。

（图1 自动化测试系统）一什么是“一致性测试”一致性测试是用来检测零部件是否符合相关标准的测试流程，可保证产品的质量。

在CAN FD网络中，各节点的质量不一致可能会引发网络故障或网络瘫痪等问题，因此为了保证CAN FD网络的正常安全运行，执行CAN FD的一致性测试非常必要。

二CAN FD一致性测试的标准及内容如果要对CAN FD网络进行一致性测试，就需遵循以下测试标准。

一致性测试标准：•ISO 11898；•ISO 16845；•ISO 15765；•整车厂标准。

根据以上的测试标准，可将CAN FD一致性测试内容分为：•物理层一致性测试；•数据链路层一致性测试；•应用层一致性测试。

| 物理层一致性测试物理层一致性测试主要是对CAN FD网络节点的电阻特性、电容特性和总线终端电阻以及CAN FD物理电平值等的测试，旨在验证CAN FD节点与系统在电路设计、物理电平和容错性方面的性能。

CAN FD物理层一致性测试的内容如下表所示（节选）：（图2 CAN FD物理层一致性测试的内容）测试项——终端电阻测试：在CAN FD网络中，需确保电缆的阻抗保持连续性，如此才能有效消除在通信电缆中的信号反射。

因此，在设计网络拓扑结构的过程中，CAN FD总线末端会接120Ω的终端电阻，以此来抑制反射。

终端电阻的阻值必须在ISO 11898标准所规定的118~132Ω范围内。

过大过小的阻值都会对CAN FD通信产生不利影响——阻值过小，会造成信号幅值偏小，从而影响信号识别，通信极不稳定；阻值过大，造成信号幅值偏大，出现信号过冲现象，导致信号下降沿（变缓）时间变长，从而产生位（宽度）识别错误。

CAN一致性测试系统之报文DLC测试
CAN 总线作为应用非常广泛的现场总线，保证CAN 总线一致性非常
重要，DLC 作为CAN 帧的一部分，它的正确与否直接影响到总线通信。

那么DLC 代表什么?它的功能是什么?如何测试验证其正确性?
CAN 总线是ISO 国际标准化的串行通信协议。

在汽车产业中，出于对
安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统
被开发了出来。

由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽
相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。

为适应“减少线
束的数量”、“通过多个CAN，进行大量数据的高速通信”的需要，CAN 总线孕
育而生，CAN 总线在汽车中的应用
随着新能源、智能网联等概念发展，新能源CAN 网络节点高达50 个，车身CAN 总线环境变得复杂及紊乱，CAN 节点质量不稳定给主机厂安全性带来极大威胁。

V 型开发流程中，零部件没有进行物理层测试就直接给主机厂
供货，引发了大量后期维护、安全等问题。

所以，CAN 总线必须进行CAN 一
致性测试。

CAN 一致性测试主要分为物理层、链路层、应用层三大部分测试内容。

在整车网络调试中，各节点遵循CAN 一致性测试是保证总线的稳定运行的重
要前提，CAN 一致性测试中包括总线电压、压力测试、总线利用率、采样点测试等各种测试，今天主要介绍CAN 一致性测试系统之报文DLC 测试。

数据长度代码又称DLC(Date Length Code)，用于规定数据场的字节数，DLC 的编码规则如表所示;最大为8 字节，最小为0 字节;DLC 在CAN 数据帧。

浅谈ISO11898汽车CAN总线电压测试马齐成; 李销【期刊名称】《《汽车实用技术》》【年(卷),期】2019(000)017【总页数】3页(P72-74)【关键词】ISO 11898; CAN; 电压; 测试【作者】马齐成; 李销【作者单位】广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广东广州 511434【正文语种】中文【中图分类】U4671 前言在汽车电子控制单元ECU 内部采用CAN 总线的网络结构，可以达到信息共享、减少布线、降低成本以及提高总体可靠性的目的。

基于国际标准ISO 11898 的测试规范，得到了众多车厂及汽车零部件公司的认可，其测试结果可以充分验证CAN 总线信号质量，主要体现在下面三个方面：（1）能对CAN 节点的电阻、电容、通信电平、时序数据进行充分评估。

（2）能验证CAN 节点物理层的电路设计、驱动能力等方面的性能。

（3）提供确认总线产品品质及改善既有设计的重要依据。

2 CAN 总线电压测试介绍CAN 总线电压测试分为两类：CAN 总线隐性电压测试和CAN 总线显性电压测试，及CAN_diff（CAN_H - CAN_L）的测试。

2.1 CAN 总线隐性电压测试CAN 总线隐性电压测试的测试原理图如图1。

在实际测试中，常用高精度示波器或CAN 总线分析仪来测量CAN 总线的电压。

采用示波器的两个通道分别测试CAN 总线的CAN_H 和CAN_L 对于信号地的电压。

计算CAN_diff（CAN _H - CAN_L）的电压值，并与图2 中的电压评判范围做比较，判断是否符合标准。

只有当测试得到的信号电压值在图2 电压评判范围内，则说明CAN_H 和CAN_L 信号质量OK；反之则不OK。

图1 ISO 11898-2-2003 CAN 总线隐性电压测试图2 ISO 11898-2-2003 CAN 总线隐性电压测试评判标准2.2 CAN 总线显性电压测试CAN 总线显性电压测试的测试原理如图3，在实际测试中，常用高精度示波器或CAN 总线分析仪来测量CAN 总线的电压。

CAN —致性测试CAN —致性测试在于缩小CAN网络中节点差异，保证CAN网络的环境稳定，有效提高CAN网络的抗干扰能力。

因此CAN节点的一致性测试就显得尤为重要。

随着新能源、智能网联等概念发展，车身CAN总线环境变得复杂及紊乱，CAN节点质量不稳定给主机厂安全性带来极大威胁。

所以，CAN 一致性测试已成为保证CAN网络安全运行的重要手段，CAN 一致性测试内容覆盖了物理层、链路层、应用层等测试需求，如表1 CAN 一致性测试内容（节选）所示；其中包括了输入阈值、输出电压、采样点、位宽容忍度重点测试项目。

表1 CAN 一致性测试内容（节选）一、输入阈值测试阈值测试分为隐形输入电压阈值和显性输入电压阈值。

节点Vdiff大于0.9V时必须识别显性，小于0.5V时必须识别隐性，在0.5V~0.9V之间，属于不确定区域，Vdiff < 0.5时，节点可以正常发送报文，否则说明节点工作处于异常状态；Vdiff>0.9V时，节点必须停止发送, 如果不停止，说明节点依然识别成隐性电平，存在电平判断的误判；所以对设备进行输入阈值测试显得尤为重要。

测试目的在于检查DUT的CAN_H与CAN_L的显/隐性输入电压阈值是否遵守ISO 11898-2的定义。

具体输入电压阈值标准如表2 ISO 11898-2 输入电压阈值标准所示。

表2 ISO 11898-2 输入电压阈值标准1.测试原理在表2 ISO 11898-2输入电压阈值标准所示的总线负载和共模电压条件下，按照图1隐性输入电压测试原理和图2显形输入电压测试原理的测试原理进行隐湿性输入电压阈值测试。

图1隐性输入电压测试原理图2显形输入电压测试原理2.判断依据DUT在Vdiff < 0.5V用户可自定义设置该范围）时，可以正常发送报文。

至少在Vdiff>0.9V （用户可输入）的情况下，DUT应该停止发送帧。

二、输出电压测试CAN总线上面的信号幅值是接收节点能正确识别逻辑信号的保证；隐性状态下，若CAN_diff电压大于0.9V，则会使总线呈现持续显性状态，导致总线瘫痪；显性状态下，若CAN_diff电压低于1.5V，说明该节点驱动能力较弱，会导致显性电平判断错误，并且在强干扰环境容易出现电平翻转，导致总线故障；如图3输出电压幅值引起错误所示。

详解CAN总线一致性测试的中的DLC测试
 CAN总线作为应用非常广泛的现场总线，保证CAN总线一致性非常重要，DLC作为CAN帧的一部分，它的正确与否直接影响到总线通信。

那幺DLC
代表什幺？它的功能是什幺？如何测试验证其正确性？
 CAN总线是ISO国际标准化的串行通信协议。

在汽车产业中，出于对安
全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统
被开发了出来。

由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不
尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。

为适应“减少线束的数量”、”通过多个CAN，进行大量数据的高速通信”的需要，CAN总线孕育而生，CAN总线在汽车中的应用图。

 随着新能源、智能网联等概念发展，新能源CAN网络节点高达50个，
车身CAN总线环境变得复杂及紊乱，CAN节点质量不稳定给主机厂安全性带来极大威胁。

V型开发流程中，零部件没有进行物理层测试就直接给主机
厂供货，引发了大量后期维护、安全等问题。

所以，CAN总线必须进行
CAN一致性测试。

 CAN一致性测试主要分为物理层、链路层、应用层三大部分测试内容。

在整车网络调试中，各节点遵循CAN一致性测试是保证总线的稳定运行的
重要前提，CAN一致性测试中包括总线电压、压力测试、总线利用率、采样。

解读CANDT测试项“总线输入电压限值测试”摘要：为了保证CAN总线物理层的一致性，CANDT系统参考ISO11898-2标准及主流车企标准对CAN节点相关的参数进行测量，本文主要对CANDT的测试项—总线输入电压限值测试进行解读。

一、主要参考来源总线输入电压限值测试项的评估包括隐性输入电压限值和显性输入电压限值测试，其参考ISO11898-2标准的原理如下：1、CAN节点隐性输入电压限值一个CAN节点集成电路协议设置为总线空闲时，可检测到的隐性位输入限值应通过图1的电路测量。

其中I的值是指可以产生使节点在隐性状态下检测到隐性位的最大差分输入电压的电流值。

电压源U的电压为：V=V CAN_H在隐性状态下最小的共模电压或V＝V CAN_H在隐性状态下最大的共模电压最大值—V diff在隐性状态下的最大值图1 ISO11898-2隐性输入电压限值原理2、CAN节点显性输入电压限值一个CAN节点检测到显性位输入限值的测量方法见图2，此节点应该循环发送数据。

其中I的值是指可以产生使节点在隐性状态下检测到显性位的最小差分输入电压的电流值。

电压源U的电压为：V=V CAN_L在显性状态下最小的共模电压或V＝V CAN_L在显性状态下最大的共模电压最大值—V diff在显性状态下的最大值图2 ISO11898-2显性输入电压限值原理二、CANDT测试原理CAN总线输入电压限值即DUT接收报文过程中能正常识别的差分电压范围，按照ISO11898-2的定义，隐性电平上限值为0.5V，当总线出现等于0.5V的差分电平时，DUT 应能正确识别为隐性状态而正常发送报文；显性电平的下限值为0.9V，当总线出现等于0.9V 的差分电平时，DUT应能正确识别为显性电平状态而停止发送报文。

即使总线存在一定范围内的共模干扰，也能正确进行以上识别。

CANDT测试原理框图如图3、图4所示，其中框图中的U1是DUT供电电压、U2是共模电压、U3是差分电平。

CAN 一致性测试
CAN 总线各节点质量的不一致引发的系统瘫痪、错误、死机等问题，CAN 一致性测试已成为保证CAN 网络安全运行的重要手段，本文将对CAN
总线一致性测试中的容错性测试进行介绍。

CAN 一致性测试内容，覆盖了物理层、链路层、应用层等测试需求，容错性能的测试主要是在物理层面，通过地线漂移、地线丢失、电源丢失、CAN 线中断、CAN 线各短接到地、CAN 线各短接到电源、CAN 线短路等错误状
态模拟，对被测节点和系统工作情况、恢复时间进行整体的考察。

一、测试原理
地线漂移：利用电源不断抬高DUT 的GND，测试总线通讯正常时，DUT
所允许的地线漂移。

地线丢失：使DUT 单独掉地，测试1 分钟内DUT 是否仍然正常工作。

电源丢失：使DUT 单独丢失电源，测试总线是否受到干扰，重接电源后DUT 是否能恢复通讯。

CAN 线中断：测试在CAN_H 断开1 分钟，重连后DUT 是否能恢复通
讯。

CAN_L 断开1 分钟，重连后DUT 是否能恢复通讯。

CAN_H 和CAN_L
同时断开1 分钟，重连后DUT 是否能恢复通讯。

CAN 线短接到地线：
测试在CAN_H 对地短路1 分钟，恢复后DUT 是否能恢复通讯；
测试CAN_L 对地短路1 分钟，恢复后DUT 是否能恢复通讯；
测试CAN_H 和CAN_L 同时对地短路1 分钟，恢复后DUT 是否能恢复通
讯。

CAN 线短接到电源线：。