Simcenter Testing Solutions CAN总线信号采集问题排查与硬件连接要点

在采集CAN总线信号时，如果没有信号出现，需要检查一些关键事项。

1. 外部因素
1.1车辆是否启动？
如果车辆或数字传感器没有供电并启动，CAN总线上就不会有信号。
1.2解锁CAN总线
在某些CAN总线系统中，信号受到保护，除非使用特定密钥（电子文件）解锁，否则无法读取。该密钥由一种种子密钥系统管理。
种子密钥系统的基本思想是电子控制单元（ECU）提供一个种子即一串串字节值，工具需要使用秘密算法将该种子转换为密钥。ECU在内部应用相同的算法，并将工具提供的密钥值与自身值进行比较。如果两者一致，就认为工具“知道”秘密算法，因此授权访问。
即使解锁CAN总线后，经过一定小时数的操作或车辆行驶一定距离后，可能会出现其他保护措施拒绝访问CAN总线，这将需要进行另一次种子密钥操作来解锁总线。
1.3传感器是否损坏？
当然，如果传感器损坏，CAN总线上就会缺失此传感器对应的信号。

2. 物理硬件连接
为了采集CAN总线信号，必须使用并连接适当的物理连接器、线缆和终端电阻。
2.1 CAN连接器
CAN设备上的连接器通常是一个9针引脚串行连接器，如图1所示：

图1.SCADAS CN-4 板卡的 CAN 总线 DB9 串口连接器引脚分配

连接器上的引脚2、3和7是标准的，而电源引脚可能取决于CAN设备。图1对应SCADAS CN-4板卡的引脚布局。
至少需要使用两个引脚将CAN信号引入到Simcenter SCADAS：

• 引脚7：CAN高
• 引脚2：CAN低

其他引脚可以根据需要选用：

• 引脚3：地线
• 引脚1和5：电源（可选）

通过连接器正确连接CAN总线信号是成功测试的必要条件。
通常，车辆CAN总线已经供电，因此无需提供电源。事实上，如果不需要电源，提供电源可能会损坏CAN总线。
使用CAN总线传输数据的数字传感器，可以使用引脚1和5对传感器进行供电。各种硬件的供电选项如下：

• Simcenter SCADAS CN-4板卡可以通过引脚5上的+15伏特和引脚1上的-15伏特为外部设备供电，电压供应始终开启
• Simcenter SCADAS SYSCON控制板卡无法提供供电
• SCADAS RS：引脚5上有+15伏特电压，可以打开和关闭

对于SCADAS硬件，供电方案如下：

• SCADAS CN-4卡：引脚1上的+15 V和引脚5上的-15 V，如果不需要供电，则无需连接
• SCADAS SYSCON：无供电引脚
• SCADAS RS：仅引脚1上有电压（+15V），引脚5和引脚3都是地线（0V）
   

2.2线缆
CAN总线线缆用于将CAN设备的输出引入到Simcenter SCADAS测试硬件。
根据Simcenter SCADAS硬件的种类，提供了多种适配线缆。部分用于连接CAN总线和SCADAS硬件的线缆，如图2所示。
 

图2.用于将CAN信号引入到SCADAS的适配线缆

一些CAN设备（如车辆）可能将CAN总线输出放在OBD（Onboard Diagnostics）连接器上。在这种情况下，可能需要额外的线缆(图3所示)将OBD连接到标准的9引脚CAN连接器。
 

图3.16引脚转9引脚

推荐使用的三款OBD-II线缆：

• Siemens：用于OBD-II和CAN-FLEXRAY的线缆，产品代码SCX-CAS20
• Intrepid Controls：ValueCAN OBD-II线缆（DB-9F到OBD-II）
• Vector：OBD线缆，产品代码22089

使用的OBD到CAN总线线缆与车辆匹配很重要。如果除了图3所示3个引脚之外还进行其他连接，可能会出现问题。例如，在其他引脚上进行电源连接可能会烧坏车辆电子设备。

2.3SCADAS CAN板卡和状态指示灯
Simcenter SCADAS硬件具有用于CAN通信的特定板卡、调理模块或接口。部分CAN连接口旁边的指示灯可以指示连接状态。这些指示灯在从Simcenter Testlab启动Simcenter SCADAS硬件后变为活动状态。

2.3.1 SCADAS SYSCON主控板卡
Simcenter SCADAS Recorder系列的主控板卡（SYSCON）有一个CAN总线输入通道，如图4所示：

图4.Simcenter SCADAS SYSCON 主控板卡上的CAN接口和专用线缆

主控板卡CAN接口左侧灯状态说明：

• 绿灯：CAN通道已打开
• 红灯：没有CAN通信，需检查波特率和终端电阻
• 灯关闭：在通道设置中未激活CAN通道

2.3.2 SCADAS CN-4板卡
SCADAS CN-4板卡（产品代码：SCM-CN4）有两个9引脚串行接口，如图5所示：

图5.SCADAS CN-4卡可容纳四个CAN输入，配备两个接口

每个9引脚连接器在使用一根分线线缆（参考图2右侧图）的情况下可以引入两路CAN信号。
 CN-4板卡灯状态说明：

• 蓝灯：CAN通道已打开
• 红灯：没有CAN信号，请检查波特率和终端电阻
• 灯关闭：在通道设置中未激活的CAN通道

2.3.3 SCADAS RS
Simcenter SCADAS RS是一款坚固耐用的采集硬件，可以在各种恶劣条件下使用。CAN总线接口旁边没有外部指示灯(如图6所示)，以减小水和灰尘侵入的入口。

图6.SCADAS RS的CAN接口旁边没有外部指示灯

可以使用Simcenter SCADAS RS Recorder App或Simcenter Testlab Neo软件来检查CAN信号状态。

2.3.4 SCADAS指示灯
在图7中，展示了Simcenter SCADAS上两种不同状态下的指示灯。

图7.CN-4板卡上的红色指示灯表示CAN连接存在问题（终端电阻不当、波特率等），SYSCON主控板卡上的绿色指示灯表示CAN已打开

当打开CAN通道时，通常会出现纯绿光或纯蓝光。当存在问题时，例如波特率不正确或终端电阻不正确，Simcenter SCADAS接口旁边的指示灯将变为红色。

3. CAN总线硬件终端电阻
不正确的CAN总线终端电阻可能是CAN总线网络中没有信号出现的另一个可能原因。事实上，正确终端CAN总线对整个总线的正确功能至关重要，因为它会妨碍总线两端之间的电磁反射，从而危害CAN通信。
3.1终端概述 
长线缆（或总线）或发现CAN信号存在干扰时必须在两端添加120欧姆终端电阻。当线缆长度较长时，终端电阻尤为重要。
Simcenter SCADAS测量系统的CAN总线端口上没有内置的终端电阻，因此在需要时必须添加外部终端电阻。
图8展示了两种不同的120欧姆终端电阻。

图8.左侧 - 9针串口120欧姆电阻，右侧 - 数字传感器用的类LEMO终端电阻

要在Simcenter SCADAS端的CAN总线上应用终端电阻，可以选用图8所示合适的终端电阻。
任何能够进行CAN总线通信的Simcenter SCADAS模块都配有用于CAN端口的专用线缆，其末端配有一个串行9引脚连接器。根据需要，可以在9引脚连接上放置一个终端电阻，如图9所示。

图9.在Simcenter SCADAS CAN总线线缆上应用120欧姆终端的示例

请注意，在某些情况下，例如当CAN总线或所使用的线缆相对较短时，只使用一个终端可能足够。但是，在这种情况下，两端都使用终端电阻也不会出现问题，因此推荐在两侧都应用终端电阻以避免出现问题。

3.2车辆CAN总线终端
车辆CAN总线连接到Simcenter SCADAS时（见图10），通常不需要在Simcenter SCADAS上添加额外的终端电阻。

图10.读取车辆CAN总线的SCADAS设置，由于车辆CAN总线已经存在终端电阻，因此不需要额外添加

为了使车辆CAN总线正常工作，它已经在内部CAN线缆的两端添加了终端电阻。
在内部车辆总线已经存在终端电阻的情况下，不需要提供额外的终端措施。

3.3数字传感器CAN总线终端
图11展示了将数字传感器或数字传感器模块（例如轮胎力传感器、惯性测量单元或热电偶数字传感器模块）连接到Simcenter SCADAS的情况。

图11：SCADAS的设置和数字传感器的CAN线缆设置，在CAN线缆的两端必须布置两个终端电阻

此时，CAN总线必须在两端添加终端电阻：在Simcenter SCADAS和数字传感器两处。
在许多情况下，终端可以类似地应用于数字传感器或数字传感器模块端的CAN总线，即当串行9针连接器连接到此类设备时。在其他情况下，终端也可以内置在此类设备中 ，有必要检查相关设备用户手册以获得更多信息。
请注意，终端不需要位于连接的CAN总线线缆的最末端。然而，终端后的CAN总线线缆长度必须相对于连接线缆的主要长度较短。
3.4数字传感器终端示例：热电偶
Simcenter SCADAS TCK8热电偶测试设备是一个数字传感器模块。这意味着必须在两端布置适当的终端电阻，如图12所示。

图12：TCK8热电偶连接到SCADAS时布置两个终端电阻，一个连接到SCADAS的线缆上，另一个靠近TCK8