陶知，陸曉峰，侯慶慶

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，江蘇無(wú)錫 214072；2.中電科申泰信息科技有限公司，江蘇 無(wú)錫 214063)

0 引言

CAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)的簡(jiǎn)稱，是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議，具有高性能、高可靠性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)。最初是為汽車(chē)的監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航天、電力、石化、紡織、造紙等行業(yè)，在火車(chē)、船舶、機(jī)器人、樓宇自控、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化儀表等設(shè)備中，都廣泛采用CAN技術(shù)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。

1 功能介紹

CAN總線協(xié)議的最大特點(diǎn)之一是取消了傳統(tǒng)的站地址編碼，取而代之對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，理論上網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)不受限制。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅2條線連接到外部，通信速率可以高達(dá)1Mbps 。

CAN總線具有的完善的通信協(xié)議可由CAN控制器芯片及其接口芯片CAN收發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。CAN控制器用于將欲收發(fā)的報(bào)文，轉(zhuǎn)換為符合CAN規(guī)范的CAN幀，通過(guò)CAN收發(fā)器，在CAN總線上交換信息。所有控制操作都在CAN控制器中實(shí)現(xiàn)。例如：幀ID，幀數(shù)據(jù)，幀格式，幀類型和其他參數(shù)的成幀處理，CRC校驗(yàn)，響應(yīng)檢測(cè)等。以下通過(guò)某款CAN控制器來(lái)進(jìn)行功能介紹，其功能框圖見(jiàn)下圖1。

圖1 功能框圖

CAN總線控制器主要有接口管理邏輯、發(fā)送緩沖器、接收FIFO、驗(yàn)收濾波器、位流處理器、位時(shí)序邏輯、錯(cuò)誤管理邏輯等模塊[1]。發(fā)送緩沖器可以存儲(chǔ)一個(gè)完整的報(bào)文，當(dāng)主控制器要求CAN控制器發(fā)送報(bào)文時(shí)，接口管理邏輯操縱CAN核心模塊將發(fā)送緩沖區(qū)中的報(bào)文發(fā)送到CAN總線上；當(dāng)接收一個(gè)報(bào)文時(shí)，CAN核心模塊首先將總線上的串行位流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，然后交給驗(yàn)收濾波器進(jìn)行識(shí)別，判斷該報(bào)文是否為主控制器所要求的報(bào)文類別，把不希望接收到的數(shù)據(jù)過(guò)濾掉。所有接收的報(bào)文可以存放在接收FIFO內(nèi)，根據(jù)不同的工作模式和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，該隊(duì)列可以存放最多32個(gè)報(bào)文。

2 測(cè)試程序設(shè)計(jì)

CAN總線控制器可以有兩種工作模式：BasicCAN和PeliCAN。BasicCAN僅支持標(biāo)準(zhǔn)幀模式，PeliCAN支持標(biāo)準(zhǔn)幀模式和擴(kuò)展幀模式。通過(guò)時(shí)鐘分頻寄存器來(lái)選擇使用哪種模式。在PeliCAN模式下，可通過(guò)配置模式寄存器來(lái)選擇工作模式，驗(yàn)收濾波模式、自我測(cè)試模式還是僅聽(tīng)模式。

我們采用的ATE測(cè)試機(jī)是J750EX。測(cè)試前，將設(shè)計(jì)過(guò)程中的各種配置、各種工作模式下全部功能的仿真波形通過(guò)采樣轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制文本格式，再通過(guò)轉(zhuǎn)碼軟件編譯成ATE測(cè)試機(jī)專用的測(cè)試向量。

繪制ATE上專用的DUT板時(shí)，需將電路的所有引腳接到測(cè)試機(jī)的數(shù)字或電源通道上，并進(jìn)行去耦及RC濾波防串?dāng)_等處理。

編寫(xiě)測(cè)試程序時(shí)，根據(jù)J750EX支持多測(cè)試向量的特點(diǎn)，在測(cè)試程序中針對(duì)不同的功能運(yùn)行不同的測(cè)試向量[2]，并通過(guò)指定的測(cè)試向量來(lái)對(duì)電路的電參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試。最終完成對(duì)電路全功能、全參數(shù)的測(cè)試。如圖2所示。

圖2 測(cè)試流程圖

2.1 功能測(cè)試

仿真需要覆蓋電路的所有功能點(diǎn)，在BasicCAN和PeliCAN兩種模式下，包括接收FIFO寫(xiě)滿、讀空、64B遍歷，所有寄存器的上電復(fù)位后讀、寫(xiě)、再讀的操作等基本讀寫(xiě)操作。還包括一些特殊功能，比如溢出狀態(tài)、濾波功能、遠(yuǎn)程幀與數(shù)據(jù)幀的競(jìng)爭(zhēng)、單濾波功能、三倍采樣、不同波特率配置、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀與擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀的競(jìng)爭(zhēng)、單次發(fā)送功能、中止發(fā)送功能、自檢測(cè)模式、自接收功能、只聽(tīng)模式等。及一些中斷操作，比如仲裁丟失中斷、數(shù)據(jù)溢出中斷、發(fā)送中斷、接收中斷等。另外在將輸出控制器配置為時(shí)鐘輸出時(shí)，對(duì)輸出引腳TX0、TX1的輸出電平進(jìn)行了懸空、下拉、上拉3種狀態(tài)的功能測(cè)試。所有測(cè)試點(diǎn)覆蓋了intel和moto兩種工作方式，并進(jìn)行了全工作電壓4.5V～5.5V下的功能測(cè)試，40余個(gè)測(cè)試向量覆蓋了電路全部功能[3]。

2.2 直流參數(shù)測(cè)試

直流參數(shù)主要包括睡眠模式電流、工作電流、輸入引腳的輸入高/低電平，輸出引腳的輸出高/低電平等。通過(guò)運(yùn)行功能向量（intel_sleep_mod_basic_lite_loop.pat）使電路進(jìn)入睡眠模式，完成睡眠模式電流的測(cè)試，通過(guò)運(yùn)行全速讀寫(xiě)的功能向量（send_frame_ext.pat等）來(lái)測(cè)試電路的工作電流。通過(guò)運(yùn)行部分讀寫(xiě)功能向量（moto_send_frame_ext.pat、intel_send_frame_basic.pat等），確保測(cè)試向量中覆蓋輸入、輸出引腳的全部狀態(tài)，完成對(duì)電路輸入、輸出引腳的靜態(tài)參數(shù)測(cè)試[4]。

2.3 交流參數(shù)測(cè)試

交流參數(shù)主要包括各個(gè)控制信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)之間的建立、保持時(shí)間，控制信號(hào)的最小脈沖寬度，輸出數(shù)據(jù)的有效時(shí)間等。以下通過(guò)一個(gè)建立時(shí)間（TSUAAL）來(lái)說(shuō)明交流參數(shù)的測(cè)試。波形如圖3所示。

圖3 時(shí)序波形圖

首先在測(cè)試程序中設(shè)置對(duì)應(yīng)的時(shí)序波形，如圖4所示。

圖4 設(shè)置Time Set

然后設(shè)置Characterization。根據(jù)每項(xiàng)參數(shù)的要求選擇搜索方式（return、open還是data等），比較方式（Edge還是Level等），然后選擇合適的算法（Pos Linear、Neg Linear、Pos Binary、Neg Binary等），設(shè)置搜索的范圍，對(duì)于多引腳的搜索結(jié)果選擇顯示方式（Individual還是Simultaneous）等。

然后在測(cè)試向量中找到相應(yīng)交流參數(shù)運(yùn)行的周期，替換tset，然后運(yùn)行測(cè)試向量，保證功能正常。

最后通過(guò)搜索得到相應(yīng)的交流參數(shù)測(cè)量值，通過(guò)VB語(yǔ)言輸出。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)CAN總線控制器進(jìn)行ATE測(cè)試，通過(guò)完整的ATE測(cè)試程序，覆蓋電路的全部功能和性能。在全溫度范圍、全電壓范圍內(nèi)，將設(shè)計(jì)仿真波形轉(zhuǎn)換成測(cè)試向量進(jìn)行測(cè)試來(lái)保證功能正常，對(duì)電路的直流參數(shù)、交流參數(shù)測(cè)試來(lái)保證電路的性能指標(biāo)。通過(guò)ATE測(cè)試機(jī)的一鍵操作，大大縮短了測(cè)試時(shí)間，同時(shí)提高了CAN總線通訊的可靠性，為總線控制器電路的測(cè)試提供了一種切實(shí)可行的方法。