CN108072779A - 一种数字示波器can总线波特率自动识别方法 - Google Patents
一种数字示波器can总线波特率自动识别方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法，其包括以下步骤：步骤1：判断示波器通道是否有信号输入；步骤2：设定波特率变量并赋值常用波特率的最小值；步骤3：定位CAN总线信号的第二个数据帧或遥控帧的位置；步骤4：解码数据帧或遥控帧的CRC段；步骤5：对解码所得的CRC段的CRC顺序与CAN总线协议的CRC算法计算出的CRC值进行对比；解码的CRC顺序与计算出的CRC值相等时，则波特率识别成功并跳到步骤7；否则将波特率变量从小到大赋值下一个常用波特率；步骤6：重复步骤3到步骤5，遍历所有常用波特率，识别未成功跳转步骤8；步骤7：成功识别显示识别出的波特率的值；步骤8：结束。本发明能CAN总线信号进行自动识别和解析得到一个正确波特率。
Description
技术领域
本发明涉及检测设备领域，尤其涉及一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法。
背景技术
CAN 是 Controller Area Network 的缩写（以下称为 CAN），是 ISO 国际标准化的串行通信协议。在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个 LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的 CAN 通信协议。此后，CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
目前高级的数字示波器一般带有CAN总线触发和解码功能，数字示波器对CAN总线触发和解码的时候需要预先设定波特率、采样点等，根据CAN总线的协议规定，CAN总线常用的波特率比较多，如1Mbps、800Kbps、400Kbps、250Kbps、153Kbps、125Kbps、100Kbps等。多数的情况下，用户需要对未知波特率的CAN总线信号进行触发和解码时，需要尝试设置各种波特率，操作繁琐。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法。
本发明采用的技术方案是：
一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法，其包括以下步骤：
步骤1：判断示波器通道是否有信号输入；当有信号输入时获取该通道的CAN总线信号并跳转到步骤2；否则，跳转到步骤8
步骤2：设定波特率变量，并从存储有的常用波特率的最小值开始赋值波特率变量，所有常用波特率的值从小到大排列；
步骤3：根据波特率变量的值和CAN总线的通信帧的特性定位CAN总线信号的第二个数据帧或遥控帧的位置；
步骤4：从定位位置开始，根据波特率变量的值以及数据帧或遥控帧的CAN总线协议解码数据帧或遥控帧的CRC段；
步骤5：对解码所得的CRC段的CRC顺序与CAN总线协议的CRC算法计算出的CRC值进行对比；解码的CRC顺序与计算出的CRC值相等时，则波特率识别成功并跳到步骤7；否则将波特率变量赋值为下一个常用波特率；
步骤6：重复执行步骤3到步骤5，直到波特率变量遍历完所有常用波特率，波特率识别还未成功则示波器屏幕显示“未识别到CAN总线的波特率”并跳转到步骤8；
步骤7：成功识别输入的CAN总线信号的波特率，示波器屏幕显示识别出的波特率的值；
步骤8：自动识别程序结束。
进一步地，所述常用波特率的最小值为10Kbps。
进一步地，所述常用波特率的值具体包括10Kbps、20Kbps、25Kbps、31.25Kbps、33.3Kbps、37Kbps、50Kbps、62.5Kbps、68.266Kbps、83.3Kbps、92.238Kbps、100Kbps、125Kbps、153Kbps、20Kbps、400Kbps、500Kbps、800Kbps、1Mbps。
进一步地，步骤1中判断示波器通道是否有信号输入的方法具体为：判断示波器通道是否有信号输入的方法，将待识别的示波器通道的CAN总线信号的信号幅值与示波器预设的阈值相比；信号幅值不小于示波器预设的阈值时，则示波器通道有信号输入；否则，示波器通道无信号输入，示波器屏幕显示“没有信号输入”。
进一步地，步骤4中解码的具体步骤为：
步骤4-1：根据SRR位和IDE位判断通信帧是标准格式还是扩展格式；
步骤4-2：根据RTR位判断是数据帧还是遥控帧；
步骤4-3：根据得到格式类型和帧类型解码出帧起始、仲裁段、控制段和CRC段,当为数据帧时还解码对应的数据段。
本发明采用以上技术方案，提出一种数字示波器CAN总线波特率自动识别的功能，对未知波特率的CAN总线信号进行自动识别和解析得到一个正确波特率，从而避免用户手动尝试探索波特率的繁琐操作，其中自动识别和解析的波特率为常用波特率。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法的流程示意图；
图2为CAN总线通信的数据帧的构成示意图；
图3为CAN总线通信的遥控帧的构成示意图；
图4为CAN总线通信的帧间隔的构成示意图；
图5为本发明一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法的解码的流程。
具体实施方式
如图1-5所示，本发明公开了一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法，其包括以下步骤：
步骤1：判断示波器通道是否有信号输入；当有信号输入时获取该通道的CAN总线信号并跳转到步骤2；否则，跳转到步骤8。具体地，判断示波器通道是否有信号输入的方法，将待识别的示波器通道的CAN总线信号的信号幅值与示波器预设的阈值相比；信号幅值不小于示波器预设的阈值时，则示波器通道有信号输入；否则，示波器通道无信号输入，示波器屏幕显示“没有信号输入”。
步骤2：设定波特率变量，并从存储有的常用波特率的最小值开始赋值波特率变量，所有常用波特率的值从小到大排列；所述常用波特率的最小值为10Kbps。常用波特率的值具体包括10Kbps、20Kbps、25Kbps、31.25Kbps、33.3Kbps、37Kbps、50Kbps、62.5Kbps、68.266Kbps、83.3Kbps、92.238Kbps、100Kbps、125Kbps、153Kbps、20Kbps、400Kbps、500Kbps、800Kbps、1Mbps。这些常用波特率主要来自于 ISO或SAE等其它的组织、团体和企业对 CAN 协议进行标准化后的波特率，基于 CAN 的各种标准规格如下表1所示：
表1. CAN协议和标准规格
步骤3：根据波特率变量的值和CAN总线的通信帧的特性定位CAN总线信号的第二个数据帧或遥控帧的位置；
具体地，CAN的通信是通过以5种类型的帧进行的，包括：数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧和帧间隔。各帧的用途如下：
（1）数据帧：用于发送单元向接收单元传送数据的帧；
（2）遥控帧：用于接收单元向具有相同 ID 的发送单元请求数据的帧；
（3）错误帧：用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧；
（4）过载帧：用于接收单元通知其尚未做好接收准备的帧；
（5）帧间隔：用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来的帧；
如图2-4之一所示，数据帧和遥控帧的帧开始（SOF）有1个显性电平和帧结束（EOF）有7个隐性电平，而帧间隔（帧间隔是用于分隔数据帧和遥控帧的帧，数据帧和遥控帧可通过插入帧间隔将本帧与前面的任何帧分开）至少包含3个隐性电平，这样第二个数据帧和遥控帧的开头必定有大于10个隐性电平和1个显性电平的帧开始，而错误帧和过载帧加上帧间隔小于10个隐性电平，依据这个特性来定位CAN信号的第二个数据帧或遥控帧的位置。
步骤4：从定位位置开始，根据波特率变量的值以及数据帧或遥控帧的CAN总线协议解码数据帧或遥控帧的CRC段；
具体地，数据帧由 7 个段构成，相比于数据帧来说遥控帧缺少一个数据段，各个段的功能描述如下：
(1)帧起始：表示数据帧开始的段；
(2)仲裁段：表示该帧优先级的段；
(3)控制段：表示数据的字节数及保留位的段；
(4)数据段：数据的内容，可发送 0~8 个字节的数据；
(5)CRC段：检查帧的传输错误的段；
(6)ACK段：表示确认正常接收的段；
(7)帧结束：表示数据帧结束的段。
如图2或3所示，数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式，标准格式有 11个位的标识符（Identifier: 以下称 ID），扩展格式有 29 个位的 ID，SRR和IDE位都为隐性则说明该帧为扩展格式的帧，反之为标准格式的帧。数据帧和遥控帧的区别取决于RTR位，RTR位为隐性说明该帧是遥控帧，反之则为数据帧。根据根据得到的格式类型和帧类型来解码出帧起始、仲裁段、控制段、数据段（遥控帧没有数据段）和CRC段。
如图5所示，步骤4中解码的具体步骤为：
步骤4-1：根据SRR位和IDE位判断通信帧是标准格式还是扩展格式；
步骤4-2：根据RTR位判断是数据帧还是遥控帧；
步骤4-3：根据得到格式类型和帧类型解码出帧起始、仲裁段、控制段和CRC段,当为数据帧时还解码对应的数据段。
步骤5：对解码所得的CRC段的CRC顺序与CAN总线协议的CRC算法计算出的CRC值进行对比；解码的CRC顺序与计算出的CRC值相等时，则波特率识别成功并跳到步骤7；否则将波特率变量赋值为下一个常用波特率；
具体地，数据帧和遥控帧的CRC段是检查帧传输是否错误的段，CRC段由15个位的CRC顺序和1个位的 CRC 界定符（用于分隔的位）构成，CRC 顺序是根据多项式生成 CRC值，CRC的计算范围包括帧起始、仲裁段、控制段、数据段（遥控帧没有数据段）。输入示波器的CAN信号解码所得的CRC顺序与示波器内部计算的CRC值相比，如果相等则说明波特率识别成功。
步骤6：重复执行步骤3到步骤5，直到波特率变量遍历完所有常用波特率，波特率识别还未成功则示波器屏幕显示“未识别到CAN总线的波特率”并跳转到步骤8；
步骤7：成功识别输入的CAN总线信号的波特率，示波器屏幕显示识别出的波特率的值；
步骤8：自动识别程序结束。
本发明采用以上技术方案，提出一种数字示波器CAN总线波特率自动识别的功能，对未知波特率的CAN总线信号进行自动识别和解析得到一个正确波特率，从而避免用户手动尝试探索波特率的繁琐操作，其中自动识别和解析的波特率为常用波特率。
Claims (7)
1.一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤1：判断示波器通道是否有信号输入；当有信号输入时获取该通道的CAN总线信号并跳转到步骤2；否则，跳转到步骤8;
步骤2：设定波特率变量，并从存储有的常用波特率的最小值开始赋值波特率变量，所有常用波特率的值从小到大排列；
步骤3：根据波特率变量的值和CAN总线的通信帧的特性定位CAN总线信号的第二个数据帧或遥控帧的位置；
步骤4：从定位位置开始，根据波特率变量的值以及数据帧或遥控帧的CAN总线协议解码数据帧或遥控帧的CRC段；
步骤5：对解码所得的CRC段的CRC顺序与CAN总线协议的CRC算法计算出的CRC值进行对比；解码的CRC顺序与计算出的CRC值相等时，则波特率识别成功并跳到步骤7；否则将波特率变量赋值为下一个常用波特率；
步骤6：重复执行步骤3到步骤5，直到波特率变量遍历完所有常用波特率，波特率识别还未成功则示波器屏幕显示“未识别到CAN总线的波特率”并跳转到步骤8；
步骤7：成功识别输入的CAN总线信号的波特率，示波器屏幕显示识别出的波特率的值；
步骤8：自动识别程序结束。
2.根据权利要求1所述的一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法，其特征在于：所述常用波特率的最小值为10Kbps。
3.根据权利要求1所述的一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法，其特征在于：所述常用波特率的值具体包括10Kbps、20Kbps、25Kbps、31.25Kbps、33.3Kbps、37Kbps、50Kbps、62.5Kbps、68.266Kbps、83.3Kbps、92.238Kbps、100Kbps、125Kbps、153Kbps、20Kbps、400Kbps、500Kbps、800Kbps、1Mbps。
4.根据权利要求1所述的一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法，其特征在于：步骤1中判断示波器通道是否有信号输入的方法具体为：将待识别的示波器通道的CAN总线信号的信号幅值与示波器预设的阈值相比；信号幅值不小于示波器预设的阈值时，则示波器通道有信号输入；否则，示波器通道无信号输入，示波器屏幕显示“没有信号输入”。
5.根据权利要求1所述的一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法，其特征在于：步骤3中定位CAN总线信号的第二个数据帧或遥控帧的位置的方法具体为：CAN总线数据帧和遥控帧的帧开始有1个显性电平和帧结束有7个隐性电平，而帧间隔至少包含3个隐性电平，第二个数据帧和遥控帧的开头必定有大于10个隐性电平和1个显性电平的帧开始，而错误帧和过载帧加上帧间隔小于10个隐性电平，依据这个特性来定位CAN信号的第二个数据帧或遥控帧的位置。
6.根据权利要求1所述的一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法，其特征在于：步骤4中解码的具体步骤为：
步骤4-1：根据SRR位和IDE位判断通信帧是标准格式还是扩展格式；
步骤4-2：根据RTR位判断是数据帧还是遥控帧；
步骤4-3：根据得到格式类型和帧类型解码出帧起始、仲裁段、控制段和CRC段,当为数据帧时还解码对应的数据段。
7.根据权利要求1所述的一种数字示波器CAN总线波特率自动识别方法，其特征在于：步骤5中CRC值对比的具体方法为：CAN总线的数据帧和遥控帧的CRC段是检查帧传输是否错误的段，CRC段由15个位的CRC顺序和1个位的 CRC 界定符构成，示波器内部计算的CRC值是由CAN总线协议规定的多项式参与运算得出，参与运算的内容包括帧起始、仲裁段、控制段、数据段,CRC值对比的方法为接入示波器的CAN信号解码所得的CRC顺序与示波器内部计算的CRC值相比。
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