一种CANFD通信信号质量评估方法和系统与流程

一种canfd通信信号质量评估方法和系统
技术领域
1.本发明涉及canfd通信技术领域，尤其涉及一种canfd通信信号质量评估方法和系统。


背景技术：

2.近些年，can通信从经典can升级到canfd，速率的提升使得基于can通信的功能得到更大的扩展，同时也对canfd通信的信号质量的评估提出了更高的要求。现有的canfd网络中通信信号质量的评估方法是长时间错误率测试，即在实际的canfd网络上，在各种工况下，如高温或低温工况，长时间监测总线，检测是否出现错误帧。长时间错误率测试的对象是整个网络，无法量化通信信号质量的优劣程度，并且当网络出现错误帧时无法获知错误帧具体来源于哪个节点，使设计者无法更有针对性地改善网络设计。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种canfd通信信号质量评估方法和系统，以解决现有技术中采用长时间错误率测试无法量化通信信号质量的优劣程度以及无法确定具体哪个节点出现错误帧，从而无法针对性地改善网络设计的缺陷。
4.为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种canfd通信信号质量的评估方法，包括：
5.s1、获取canfd网络中的任意测试节点的标称采样点、每一设定的影响因素使得采样点位置漂移的漂移量以及所述任意测试节点在不同温度下的最坏工况时接收报文的振铃稳定点；
6.s2、根据所述标称采样点和所述漂移量确定所述任意测试节点的采样点位置漂移范围；
7.s3、根据所述不同温度下的振铃稳定点和所述采样点位置漂移范围的相对位置关系确定所述canfd通信信号质量。在一具体实施方式中，所述方法还包括：
8.确定采样时钟容差对所述采样点相对所述振铃稳定点的第一漂移范围，收发器的非对称性对所述采样点相对所述振铃稳定点的第二漂移范围，所述任意测试节点的隔离器件对所述采样点相对所述振铃稳定点的第三漂移范围以及采样位的位分片对所述采样点相对所述振铃稳定点的第四漂移范围，其中所述收发器的非对称性包括报文发送节点的收发器的非对称性和报文接收节点的收发器的非对称性。
9.在一具体实施方式中，所述s2具体包括：
10.根据所述第一漂移范围、第二漂移范围、第三漂移范围和第四偏移范围计算获得第五漂移范围；
11.获取报文发送节点的收发器的非对称性引起的采样点位置偏差；
12.根据所述第五漂移范围和所述偏差得到所述采样点的最终漂移范围；
13.根据所述最终漂移范围以及所述标称采样点确定所述采样点位置漂移范围。
14.在一具体实施方式中，所述s3具体包括：
15.获取所述任意测试节点的工作温度范围，分别判断最高工作温度下的振铃稳定点是否在所述采样点位置漂移范围的左端点之前、最低工作温度下的振铃稳定点是否在所述采样点位置漂移范围的左端点之前以及室温下的振铃稳定点是否在所述采样点位置漂移范围的左端点之前，若上述三种温度下的振铃稳定点均在所述采样点位置漂移范围的左端点之前，则确定所述canfd信号质量合格，否则，所述canfd信号质量不合格。
16.在一具体实施方式中，所述方法还包括：
17.若所述canfd信号质量不合格，则调整canfd通信质量的所述设定的影响因素或者物理拓扑以使得所述采样点的漂移范围缩小，重新执行步骤s1-s3。
18.本发明第二方面提供一种canfd通信信号质量的评估系统，包括：
19.获取单元，用于获取canfd网络中的任意测试节点的标称采样点、每一设定的影响因素使得采样点位置漂移的漂移量以及所述节点在不同温度下的最坏工况时接收报文的振铃稳定点；
20.采样点位置漂移范围确定单元，用于根据所述标称采样点和所述漂移量确定所述任意测试节点的采样点位置漂移范围；
21.通信信号质量确定单元，用于根据所述不同温度下的振铃稳定点和所述采样点位置漂移范围确定所述canfd通信信号质量。
22.在一具体实施方式中，所述系统还包括：
23.第一漂移范围确定单元，用于确定采样时钟容差对所述采样点相对所述振铃稳定点的第一漂移范围；
24.第二漂移范围确定单元，用于确定收发器的非对称性对所述采样点相对所述振铃稳定点的第二漂移范围，其中所述收发器的非对称性包括报文发送节点控制器的收发器的非对称性和报文接收节点控制器的收发器的非对称性；
25.第三漂移范围确定单元，用于确定所述节点控制器的隔离器件对所述采样点相对所述振铃稳定点的第三漂移范围；
26.第四漂移范围确定单元，用于确定采样位的位分片对所述采样点相对所述振铃稳定点的第四漂移范围。
27.在一具体实施方式中，
28.所述采样点位置漂移范围确定单元具体包括：
29.第五漂移范围计算单元，用于根据所述第一漂移范围、第二漂移范围、第三漂移范围和第四漂移范围计算获得第五漂移范围；
30.偏差确定单元，用于获取报文发送节点的收发器的非对称性引起的采样点位置偏差；
31.最终漂移范围单元，用于根据所述第五漂移范围和所述偏差得到所述采样点的最终漂移范围；
32.采样点漂移范围形成单元，用于根据所述最终漂移范围以及所述标称采样点确定所述采样点位置漂移范围。
33.在一具体实施方式中，所述通信信号质量确定单元具体用于：
34.获取所述任意测试节点的工作温度范围，分别判断最高工作温度下的振铃稳定点
是否在所述采样点位置漂移范围的左端点之前、最低工作温度下的振铃稳定点是否在所述采样点位置漂移范围的左端点之前以及室温下的振铃稳定点是否在所述采样点位置漂移范围的左端点之前，若上述三种温度下的振铃稳定点均在所述采样点位置漂移范围的左端点之前，则确定所述canfd信号质量合格，否则，所述canfd信号质量不合格。
35.在一具体实施方式中，所述系统还包括：
36.调整单元，用于在所述canfd信号质量不合格时，调整canfd通信质量的所述设定的影响因素或者物理拓扑以使得所述采样点的漂移范围缩小。
37.本发明实施例的有益效果在于：该方法通过量化各影响因素对采样点位置的影响程度，并根据所有分析影响因素的影响程度计算获得采样点的总漂移，判断采样点的漂移范围与振铃稳定时间点是否重合来确定canfd通信信号的优劣。该方法量化和分解了分析影响因素对信号质量的影响，可据此直观地评价canfd网络中通信信号质量的优劣程度，为测试结果的分析和信号质量的改善提供可靠依据，此外，将分析对象细化到节点，可以获知网络中各节点之间的通信信号质量，据此针对性改善通信信号质量差的节点。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1是本发明实施例一种canfd通信信号质量评估方法的流程示意图；
40.图2是本发明实施例一种canfd通信信号质量评估方法的canfd网络的结构示意图；
41.图3为本发明实施例一种canfd通信信号质量评估方法的振铃稳定时间和采样点的示意图；
42.图4是本发明实施例一种canfd通信信号质量评估方法的一具体流程示意图；
43.图5是本发明实施例的确定发送报文节点控制器的收发器的非对称性引起的偏差的一结构示意图。
具体实施方式
44.以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
45.以下参照图1所示，本发明实施例一提供一种canfd通信信号质量评估方法，包括如下步骤：
46.s1、获取canfd网络中的任意测试节点的标称采样点、每一设定的影响因素使得采样点位置漂移的漂移量以及所述任意测试节点在不同温度下的最坏工况时接收报文的振铃稳定点。
47.具体地，如图2-3所示，canfd网络包括网络总线can-bus以及与can-bus总线连接的节点，每一节点的canfd通信相关的主要器件包括can控制器、隔离器件以及can收发器，其中，can控制器与隔离器件连接，隔离器件与can收发器连接，在canfd网络上两个节点之间的通信过程中，canfd报文首先从节点a的can控制器发出，经过隔离器件、can收发器发送
到总线上，再经过一段距离的传输依次到达节点n的can收发器、隔离器件、can控制器，最后节点n发出ack显性应答位。其中，隔离器件实现电磁干扰的隔离，是可选的器件。
48.can总线采用一对非屏蔽双绞线作为传输介质，两根线上传输差分信号，分别为can_h和can_l信号，两者对称。can定义了两种互补的逻辑值，显性位和隐性位，显性表示逻辑0，隐性表示逻辑1。由于can收发器对于显性到隐性切换的控制不精确，引起显性位加长和隐性位缩短，结合采样时钟容差在同步前的累计，使得数据帧中最大位长缩短发生在显性位后的第一个隐性位。而位长缩短将对采样位的准确性产生极大的负面影响。为实现can网络中各节点之间的同步，can定义了位填充规则，如果连续5个位极性相同，则插入一个额外的相反极性的位，产生一个跳变沿用于节点之间的同步。结合can协议的填充规则，数据帧中最长的连续线性位为5个，最坏工况发生在5个连续显性位a后的第一个隐性位b，在该隐性位最容易发生采样错误。分别获取不同温度下的最坏工况时接收报文的振铃稳定时间。
49.根据can协议，-3.0v至0.5v可识别为隐性位，0.9v至8.0v可被识别为显性位。如图3所示，以隐性到显性跳变沿与0.9v的第一个交点为起始，以显性到隐性跳变沿与0.5v最后一个交点为结束，此为振铃稳定时间t，代表图中隐性位波形稳定时间。振铃稳定时间的结束点为振铃稳定点。
50.具体地，获取canfd网络中的任意测试节点的标称采样点c和工作温度范围，分别获取最高工作温度、常温、最低工作温度等温度范围下的该任意测试节点在最坏工况下接收报文的振铃稳定点。
51.采样点的位置受时钟容差、网络拓扑、标称采样点位置、节点收发器类型、收发器的接口电路、节点中用于连接电路的线束性能以及温度等因素的影响。
52.具体地，根据can协议要求，时钟容差应≤
±
0.3％，当数据的发送节点和接收节点的时钟容差分别为+0.3％和-0.3％时，采样点相对振铃稳定点的漂移最大，获取此种情况下的漂移，记为第一漂移范围。
53.收发器的非对称性能指标称长度的位信号从can控制器发出，经过收发器发送到总线上后位长的变化，位长的变化导致采样点相对振铃稳定点产生漂移。该漂移可以从收发器数据手册获取，应同时考虑发送节点收发器和接收节点收发器，该漂移记为第二漂移范围。
54.由于节点的can控制器和can收发器之间采用了隔离器件，其会对采样点相对振铃稳定时间的漂移产生影响，该漂移记为第三漂移范围，根据经验值第三漂移为10ns。
55.具体地，can协议将一个位分为多个片段，每个片段为位分片。采样点只能在位分片开始或结束位置，故位分片长度可使采样点漂移一个位分片时间。该漂移记为第四漂移范围。
56.s2、根据所述标称采样点和所述漂移量确定所述任意测试节点的采样点位置漂移范围。
57.如图4所示，在一具体实施方式中，步骤s2具体包括：
58.s21、根据所述第一漂移范围、第二漂移范围、第三漂移范围和第四漂移范围计算获得第五漂移范围。
59.在本步骤中主要考虑在标称采样点位置、收发器接口电路、温度等相关设计参数
和物理拓扑已确定的工况下，分别分析时钟容差、收发器非对称性能、控制器和收发器之间采用隔离器件以及位分片对采样点的影响程度，即上述因素对采样点位置相对于振铃稳定点的漂移。
60.具体地，将前述的第一漂移范围、第二漂移范围、第三漂移范围、第四漂移范围相加得到第五漂移范围。
61.s22、获取报文发送节点的收发器的非对称性引起的偏差。
62.由于在实际的网络测试中，振铃稳定点的测试结果中也包含了发送节点的收发器的非对称性带来的偏差，为避免与前述的收发器的非对称性能引起的偏差计算重复，需确定报文发送节点的收发器的非对称性引起的偏差。
63.为确定该偏差，如图5所示，将两个节点点对点连接，而且总线线束尽可能短。分别在两个节点的差分总线上测量5个连续显性位后的第1个隐性位长。该隐性位位长与标称位长的偏差可视为报文发送节点的收发器的非对称性引起的偏差。
64.s23、根据所述第五漂移范围和所述偏差得到所述采样点的最终漂移范围。
65.具体地，通过上述偏差对第五漂移范围进行补偿，使得补偿后的最终漂移范围小于第五漂移范围。
66.举例说明，假设第五漂移范围为[-4 4]，偏差为1，则最终的漂移范围为[-3 3]。
[0067]
s24、根据所述最终漂移范围以及所述标称采样点确定所述采样点位置漂移范围。
[0068]
具体地，以标称采样点为基点，根据最终漂移范围的两个端点值，分别往左和往后移动对应单位长度，得到采样点位置漂移范围d。
[0069]
举例说明，假设标称采样点为2，最终漂移范围为[-3 3]，则将其往左移动3个单位，往右移动3个单位，对应得到采样点位置漂移范围为[-1 6]。
[0070]
s3、根据所述不同温度下的振铃稳定点和所述采样点位置漂移范围的相对位置关系确定所述canfd通信信号质量。
[0071]
根据采样点位置漂移范围和振铃稳定点的位置关系即可对信号质量进行评估，如果采样点位置漂移范围和振铃稳定时间有重合，则认为采样可能落在振铃稳定点之前，可能出现采样错误，信号质量恶劣，并且重合的范围越大，代表信号质量越恶劣。如果采样点漂移范围和振铃稳定时间不重合，则认为采样点不会落在振铃稳定点之前，不会出现采样错误，信号质量好，而且采样点位置漂移范围和振铃稳定时间距离越远，代表信号质量越好。
[0072]
在一具体实施方式中，所述评估方法还包括：若所述canfd信号质量不合格，则调整canfd通信质量的影响因素或者物理拓扑以使得采样点的理论漂移范围缩小，重新评估。
[0073]
具体地，在测试过程中，如果接收端的振铃稳定时间和理论上的采样点漂移范围发生重合，则代表该节点可能采样到错误的位值，此时需调整影响采样点位置漂移范围的参数，如采用更高精度的时钟、调整分支线长度等，使振铃稳定时间减少。调整影响因素后，按照步骤s1-s3继续进行测试，判断canfd网络通信信号质量的优劣。
[0074]
本发明实施例的一种canfd通信信号评估方法，通过量化各分析影响因素对采样点位置的影响程度，并根据所有分析影响因素的影响程度计算获得采样点的总漂移，判断采样点的漂移范围与振铃稳定时间点是否重合来确定canfd通信信号的优劣。该方法量化和分解了分析影响因素对信号质量的影响，可据此直观地评价canfd网络中通信信号质量
的优劣程度，为测试结果的分析和信号质量的改善提供可靠依据，此外，将分析对象细化到节点，可以获知网络中各节点之间的通信信号质量，据此针对性改善通信信号质量差的节点。
[0075]
基于本发明实施例一，本发明实施例二提供一种canfd通信信号质量的评估系统，包括获取单元、采样点位置漂移范围确定单元和通信信号质量确定单元，其中，获取单元用于获取canfd网络中的任意测试节点的标称采样点、每一设定的影响因素使得采样点位置漂移的漂移量以及所述任意测试节点在不同温度下的最坏工况时接收报文的振铃稳定点，采样点位置漂移范围确定单元用于根据所述标称采样点和所述漂移范围确定所述任意测试节点的采样点位置漂移范围，通信信号质量确定单元用于根据不同温度下的振铃稳定点和所述采样点位置漂移范围确定所述canfd通信信号质量。
[0076]
在一具体实施方式中，该系统还包括第一漂移范围确定单元、第二漂移范围确定单元、第三漂移范围确定单元和第四漂移范围确定单元，其中，第一漂移范围确定单元用于确定采样时钟容差对所述采样点相对所述振铃稳定点的第一漂移范围，第二漂移范围确定单元用于确定收发器的非对称性对所述采样点相对所述振铃稳定点的第二漂移范围，第三漂移范围确定单元用于确定所述节点的隔离器件对所述采样点相对所述振铃稳定点的第三漂移范围，第四漂移范围确定单元用于确定采样位的位分片对所述采样点相对所述振铃稳定点的第四漂移范围。
[0077]
在一具体实施方式中，所述采样点位置漂移范围确定单元具体包括第五漂移范围计算单元、偏差确定单元、最终漂移范围确定单元和采样点漂移范围形成单元，其中，第五漂移范围计算单元用于根据所述第一漂移范围、第二漂移范围、第三漂移范围和第四漂移范围计算获得第五漂移范围，偏差确定单元用于获取报文发送节点的收发器的非对称性引起的偏差，最终漂移区间确定单元用于根据所述第五漂移范围和所述偏差得到所述采样点的最终漂移范围，采样点漂移范围形成单元用于根据所述最终漂移区间以及所述标称采样时间点确定所述采样点的采样时间区间。
[0078]
在一具体实施方式中，所述通信信号质量确定单元具体用于获取所述任意测试节点的工作温度范围，分别判断最高工作温度下的振铃稳定点与所述采样点位置漂移范围是否有重合、最低工作温度下的振铃稳定点与所述采样点位置漂移范围是否有重合以及室温下的振铃稳定点与所述采样点位置漂移范围是否有重合，若上述三种温度下均没有重合，则确定所述canfd信号质量合格，否则，所述canfd信号质量不合格。
[0079]
在一具体实施方式中，所述系统还包括调整单元，该调整单元用于在所述canfd信号质量不合格时，调整canfd通信质量的影响因素或者物理拓扑以使得所述采样点的漂移范围缩小。
[0080]
有关本实施例的工作原理以及所带来的有益效果请参照本发明实施例一的说明，此处不再赘述。
[0081]
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。