為什麼汽車電子行業的工程師偏愛這款示波器？

張涵予說，你選擇的車，讓別人看到你的樣子，你的經歷，甚至你的未來。對於汽車電子行業的工程師來說，選擇一款稱手的示波器也是如此。今天來聊如何用示波器儘可能地「侵入」汽車內部?

如今，汽車已經成為人類生活中最主要的交通工具。看著大街上擁堵的汽車，各大廠商各顯其招。將當下最熱門的物聯網應用於汽車上，也就是「車聯網」。例如國內互聯網巨頭阿里巴巴聯手上汽，將其萬物互聯的概念覆蓋到汽車領域。

就目前來說，大多廠商的「車聯網」僅是基於傳統的OBD介面作為獲取車載狀態的接入點。並不能獲取汽車的所有通信數據。那麼汽車電子行業真正的測試需求是什麼，或者說我們通過什麼去真正的「侵入」汽車內部?

一、從車用匯流排說起

在汽車的通信過程中，大家最熟悉的應該是CAN匯流排。除了CAN匯流排外，還有以下幾種。接下來，我們一一來看。

1. CAN(Controller AreaNetwork):CAN 控制器區域網絡，已經成為一種國際標準，其晶元類型達到上百種。具有高可靠性和良好的錯誤檢測能力，所以在汽車和嵌入式領域應用廣泛。

CAN的協議結構中物理層、數據鏈路層已經由硬體實現，目前都已經標準化，有現成的部件(CAN控制器和收發器)選擇。因此在單片機上加上CAN控制器、收發器，軟體實現相應的驅動程序就基本實現了CAN的通訊功能。

2.LIN(Local Interconnect Network )匯流排：其易於實施、成本低、可應用在對實時性要求不高的場合。例如車燈、車門、座椅和雨刷之類的控制是其應用領域，它作為CAN網路的有效補償，最大的優勢在於成本低。首先主要是因為它採取UART的數據格式，所以無需獨立的控制器，在UART上以軟體實現即可。LIN匯流排在汽車上的使用如圖1所示。

圖1 LIN匯流排在汽車上的使用

3. FlexRay：是一種較新型的通信通信協議，傳播速度比CAN和LIN更快，可靠性也更高，但其成本也更貴。FlexRay的缺點：其電氣特性導致網路長度會受到限制。FlexRay的實際產品只有應用在寶馬、奧迪、賓士上。2009底，FlexRay的聯盟解散。協議應用的廣泛性遠不如前兩者。

4. CAN FD(CAN with Flexible Data rate)： 在汽車領域，隨著人們對數據傳輸帶寬要求的增加，傳統的CAN匯流排由於帶寬的限制難以滿足這種增加的需求。此外為了縮小CAN網路(max. 1MBit/s)與FlexRay(max.10MBit/s)網路的帶寬差距，BOSCH公司推出了CAN FD 。

CAN FD繼承了CAN匯流排的主要特性，同時CAN FD匯流排彌補了CAN匯流排帶寬和數據場長度的制約，CAN FD匯流排與CAN匯流排的區別主要在可變速率和新的數據場長度兩方面。其數據幀幀格式如圖2所示.。

圖2 CAN FD數據幀幀格式

5.SENT(Single Edge Nibble Transmission)：一種點對點的、單向傳輸的方案，被用來在汽車中的感測器和電子控制單元(ECU)之間傳輸高清感測器數據。

SENT(SAE J2716) 為汽車感測器新型介面標準,較模擬輸出和PWM 輸出相比，具有很好的EMC特性，節省線束，節省插針結頭的低成本方案,並且能傳輸故障代碼從而使感測器系統具有很強的故障診斷能力。SENT 將在局部系統中廣泛取代CAN和LIN。

對於以上通信協議，我們常用的測試工具為示波器，那麼要做到準確測試，需要一款怎樣的示波器?

二、汽車電子行業對示波器參數和功能的要求

1)協議解碼：兼容所有主流車載通信協議，CAN、LIN、FlexRay、SENT、CANFD;

2)大存儲深度：不是簡單的對一幀波形解碼，而是可以完整的監控整個通信的過程;

3)參數測量：需支持波特率、匯流排負載率等多種參數的測量。

三、為什麼要選了ZDS4054Plus?

1)免費標配30餘種協議解碼：包括汽車電子行業常用的CAN、LIN、FlexRay、SENT、CANFD。與業界其他示波器需要付費選配，且普遍只支持一幀波形解碼相比， ZDS4054Plus可支持基於512M存儲深度的70s CAN波形解碼，其大存儲可以保證監控整個通信過程，如圖3、圖4所示。

圖3 免費標配30餘種協議解碼

圖4 70s CAN波形解碼

2)支持雙ZOOM模式：雙ZOOM這個功能，只要用了一次，絕對不會忘記。可以為兩個窗口分別設置不同縮放係數，所以可以同時顯示兩個不同時間軸範圍的縮放波形。配合觸屏和大旋鈕的便捷操作，可以輕鬆對各個窗口的波形進行控制。同時基於雙ZOOM定位到問題幀，去觀察問題幀的上升下降沿。如圖5所示。

圖5 雙ZOOM模式

3)擁有全存儲深度、全協議解碼的事件表：可以將512M存儲深度下的波形全部進行解碼，並且在事件表中顯示。事件表可以觀察到具體某幀波形的時間、幀類型、IDField、數據等信息，大大方便了我們對於波形的分析。如圖6所示為LIN協議的解碼。

圖6 LIN協議的解碼

4)支持CAN匯流排波特率、負載率測量：ZDS4054 plus支持51種參數測量，24種同屏顯示，如圖7所示。唯一直接支持CAN匯流排波特率、負載率直接測量，所有測量都是經過FPGA全硬體加速，即使512M波形數據測量不到1s即可。如圖8所示為CAN匯流排波特率、平均與瞬時負載率測量。

圖7 24種參數同屏顯示

圖8 CAN匯流排波特率、負載率測量

5)支持頻率/上升沿斜率測量：測量波形上升下降沿斜率，正負脈寬等，如圖9所示。

圖9 波形上升斜率的測量

除以上功能外，你可能還需要以下功能：

lFIR硬體實時濾波：每個通道內置50Hz到200MHz範圍的濾波器，適用於過濾掉無用信號、觀察特定帶寬的場合;

l4M的FFT功能：採樣率為4GSa/s，在1G採樣率下頻率解析度可精確到250Hz，準確分析電路中的干擾雜訊來源;

l波形綜合分析軟體：通過乙太網將512M的波形大數據導出到上位機進行進一步的離線分析。

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