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CAN-Bus-Fehlersuche

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CAN-Bus-Fehlersuche

Debugging von ECUs mit automatischer Dekodierung & Triggerung

Das Controller Area Network (CAN) ist eine Busstruktur, die ursprünglich für Anwendungen im Automobilbereich entwickelt wurde, aber auch in anderen Bereichen Einzug gehalten hat. Der CAN-Bus ist eine symmetrische (differenzielle) Zweidraht-Schnittstelle zum Datenaustausch über STP- (Shielded Twisted Pair), UTP- (Unshielded Twisted Pair) oder Bandkabel. Der Standard definiert mehrere unterschiedliche Datenraten, wobei für CAN 1 Mb/s die Schnellste ist. Die neuere Variante, CAN FD, verfügt über höhere Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 10 Mb/s und gleichzeitig erhöhte Paketnutzlasten. Zur Sicherstellung der Signalqualität benötigt der Bus einen Abschlusswiderstand von 120 Ω an jedem Kabelende.

Seit seiner Einführung in den 80er Jahren wird CAN zur Datenübertragung zwischen den Steuergeräten in Antriebssträngen eingesetzt. Die Hersteller setzen in Zukunft auf bewährte Technologien, weshalb CAN- und LIN-Busse auch in modernen Automobil-Architekturen erhalten bleiben werden.

Nicht nur die Verarbeitung diverses Sensor- und Aktor-Signale, sondern auch die zunehmende Integration unterschiedlicher Subsysteme im Fahrzeug führen dazu, dass viele Steuergeräte mittlerweile auf zwei, drei oder sogar noch mehr seriellen Bussen kommunizieren. Beispielsweise ist es üblich, dass ein Steuergerät sowohl über CAN (für kritische Systeme) als auch über LIN (für Steuerungen mit geringerer Priorität, wie z. B. Fenster und Spiegel) kommuniziert.

Zeitoptimiertes Debugging mithilfe von automatisierten Protokollanalyse-Tools

Die manuelle Dekodierung von seriellen Busprotokollen ist zeitaufwändig und fehleranfällig. Tektronix‘ Automotive Pakete bieten eine einfache automatisierte Dekodierung und Triggerung für die gängigen Busprotokolle für Steuergeräte wie CAN, CAN FD, LIN und FlexRay.

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CAN-FD-Signal an Kanal 1, das decodiert und als Bus-Kurvenform (unten) bzw. als Ereignistabelle (oben) dargestellt wird

Suche nach und Behebung von Signalqualitätsproblemen

Die Protokolldekodierung ist jedoch erst der Anfang. Die Fehlersuche bei Problemen, wenn ein Bus nicht oder schlimmstenfalls nur unregelmäßig funktioniert, geht weit über den reinen Datenverkehr hinaus bis in das Gebiet der Signalintegrität.

Häufig werden diese Probleme, die ihre Ursachen in der Signalintegrität auf der physikalischen Schicht haben – wie Übersprechen, Rauschen und schlechte Anpassung – am effektivsten durch die Kurvenformanalyse erkannt. Ein Oszilloskop erlaubt dem Ingenieur den analogen Kurvenverlauf von Bussignalen zu untersuchen, um die Signalqualität und das Rauschen zu bewerten. Zudem können mehrere Signale gleichzeitig untersucht werden, um Interaktionen auszumachen und ein mögliches Übersprechen auf diese Weise zu identifizieren.

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Für den CAN-Bus ist ein Abschluss von 120 Ω erforderlich. Ein nicht abgeschlossener Bus führt zu einer schlechten Signalqualität (oberes Signal).

Visualisierung von mehreren Kanälen/Sensoren/Aktoren

ECU-Automotive

Steuergeräte kommunizieren über CAN, LIN und andere Busse sowie direkt mit Sensoren und Aktoren.

Durch die Komplexität der Multibus- und Multi-Sensor-/Aktor-Systeme ist es oft schwierig, einen Überblick über die Arbeitsumgebung zu erhalten.

Die meisten Oszilloskope von Tektronix erlauben es dem Anwender, mehrere Busse und Steuersignale gleichzeitig zu betrachten. Mixed-Signal-Oszilloskope ermöglichen die Nutzung digitaler Kanäle für die Bus-Dekodierung, wodurch analoge Kanäle für die Bewertung der Signalqualität frei bleiben. Das MSO der Serie 5 ist dank seiner hohen Kanalanzahl, der FlexChannel-Eingänge und des großen HD-Displays besonders gut für den Einblick in komplexe Steuergeräte geeignet.

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Ensuring the Performance and Conformance of In-Vehicle Networks for New-Generation Automobiles
Automotive Primer: In-Vehicle Networking This primer provides an overview of the trends, challenges and solutions associated with the expected future evolution of in-vehicle networks, as well as a fou...
In this short video, we demo the CAN FD bus decoding process on the flexible MDO3000 oscilloscope. 
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