搜索结果: TCSAE43-2015
| 标准编号 | T/CSAE 43-2015 (T/CSAE43-2015) | | 中文名称 | 电动汽车CAN总线测试规范 | | 英文名称 | Electric vehicles -- test specification for CAN bus nodes | | 行业 | Chinese Industry Standard | | 中标分类 | T09 | | 国际标准分类 | 43.120 | | 字数估计 | 37,373 | | 发布日期 | 11/5/2015 | | 实施日期 | 11/5/2015 | | 发布机构 | 中国汽车工程学会 | | 范围 | 本标准规定了纯电动乘用车高速CAN总线测试的基本标准，增程式与插电式乘用车参照使用。本标准适用于波特率在125Kbps-1Mbps之间的CAN总线网络。本标准不包含对于CAN总线的EMC及EMI测试。 | T/CSAE 43-2015
Electric vehicles -- test specification for CAN bus nodes
目次
前言...Ⅱ
1 范围...1
2 规范性引用文件...1
3 定义和缩略词...1
4 测试准备...2
4.1 测试资源...2
4.1.1 检定...2
4.1.2 可替代设备...2
5 测试要求与方法...2
5.1 物理层...2
5.1.1 CAN总线输出电压等级测试...2
5.1.2 隐性输入阈值...4
5.1.3 显性输入阈值...4
5.1.4 设备电阻...5
5.1.5 测试设备的输入电容...7
5.1.6 总线通信的最小和最大供电电平...9
5.1.7 电压跌落期间的特性...9
5.1.8 信号上升/下降时间...9
5.1.9 信号的特性（对称性负载）...10
5.1.10 位时间...11
5.1.11 容错模式...12
5.1.12 内部延时...16
5.1.13 通讯使能线路...17
5.1.14 ESD保护...23
5.2 数据链路层...23
5.2.1 CAN协议一致性...23
5.2.2 扩展帧(CAN2.0b)兼容性...23
5.2.3 总线负载...24
5.3 应用接口...25
5.3.1 应用报文发送模型...25
5.3.2 数据长度码(DLC)校验...27
5.4 节点管理...27
5.4.1 节点监督和错误检测...27
5.4.2 节点激活...28
II
图 0 测试建立图中用到的符号...1
图 1 高速CAN测试设置...3
图 2 隐性输入阈值测试电路...4
图 3 显性输入阈值测试电路...5
图 4 内置电阻的测量...6
图 5 记录测量内部电阻...6
图 6 内部差分电阻测量...7
图 7 τFigure7 的测量...8
图 8 τFigure8 的测量...8
图 9 τ的定义...8
图 10 上升/下降时间测量的测试设置...10
图 11 上升和下降时间定义...10
图 12 对称CAN总线信号的例子...11
图 13 位时间测量案例...12
图 14 断开接地测试的测试配置...13
图 15 由于节点之一的地断开干扰CAN总线...14
图 16 内部延时测量...16
图 17 内部延时测量电路...17
图 18 唤醒线路功能测试步骤...17
图 19 唤醒脉冲长度测试步骤...18
图 20 通讯使能线短路测试步骤...18
图 21 使能线输入功能测试步骤...19
图 22 唤醒脉冲测试...19
图 23 唤醒线路输出函数的测试创建...21
图 24 周期性发送模型...25
图 25 触发发送模型...26
图 26 条件触发报文的发送模型...26
图 27 双丝CAN总线短路试验...27
图 28 CAN总线唤醒...29
图 29 通过激活使能线唤醒...30
表 1 ECU隐性输出电压...2
表 2 根据终端电阻实现测试配置...3
表 3 显性输出电压...4
表 4 检测准则...5
表 5 内部差分电阻的检测准则...7
表 6 高速CAN电容负载...10
表 7 上升/下降限制范围...10
表 8 传输信息...12
表 9 Rtest 的阻值...16
表 10 TBD：测试报文...24
III
前言
《电动汽车CAN总线测试规范》对电动汽车CAN总线物理层、数据链路层、应用层的测试做了阐
述，以期对电动车CAN总线系统进行节点以及总线系统的验证与确认进行有效指导。
本规范由电动汽车产业技术创新联盟提出。
本规范由中国汽车工程学会归口。
本规范由天津清源电动车辆有限责任公司、北京航空航天大学负责起草。
本规范主要起草人：杜森、周能辉、窦汝振、苟毅彤、徐梓荐、杨世春。
本部分于2015年首次发布。
电动汽车 CAN 总线测试规范
1 范围
本规范规定了纯电动乘用车高速CAN总线测试的基本方法，增程式与插电式乘用车参照使用。
本规范适用于波特率在125Kbps-1Mbps之间的CAN总线网络。
本规范不包含对于CAN总线的EMC及EMI测试。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用本
文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO 11898-2003 Road vehicles-Controller area network(CAN)
ISO 16845-2004 Road vehicles-Controller area network (CAN) -- Conformance test plan
ISO 7637-2008 Road vehicles-Electrical disturbances from conduction and coupling
SAE J1939-Recommended Practice for a Serial Control and Communications Vehicle Network
3 定义和缩略词
下列定义和缩略词适用于本文件。
应答 用来证实所要求的操作已被理解并执行。
地址 用于定义报文源头（和目的地，在可适用的情况下）的8位域。
仲裁 单个或多个ECU在访问一个共享网络时，解决总线冲突的处理过程。
CAN数据帧 建立CAN帧所需的有序位场，它用于发送信息，以SOF开始、以EOF结束。
设备 具有一个或多个ECU及网络接口的部件。
ECU 一个由计算机控制的电子器件的集成，可发送和接收报文。
扩展帧 使用29位识别符的CAN数据帧，其定义见CAN2.0规则。
帧 由一系列数据位组成的完整报文。帧被划分为多个域，每个域包含一类预先定义的数据。
见CAN数据帧。
报文 一个“报文”相当于具有相同参数组数的一个或多个“CAN数据帧”。例如，一个具有单
一参数组数的报文可能要用多个CAN数据帧来发送。
节点 ECU与物理媒介之间的硬件连接。一个节点可以在网络中声明多个地址。
DUT 被测设备。
图0 测试建立图中用到的符号
4 测试准备
4.1 测试资源
4.1.1 检定
测试设备及仪器需要保持良好的工作状态，需要贴有有效的检定标签。
4.1.2 可替代设备
可以使用替代实验设施及设备，但必须与本规范中所有指定的测量变量的物理定义保持一致。
5 测试要求与方法
5.1 物理层
本章节详细介绍高速CAN接口物理层的验证测试，只适用于双线高速CAN总线设备。
5.1.1 CAN 总线输出电压等级测试
5.1.1.1 隐性输出电压等级
测试范围：测量处于隐性状态的CAN总线输出电压等级，检查它们是否符合汽车局域网物理层的
要求。
测试条件：见表1。根据图1应用测试电路
测试方法：测量CANH和CANL两线的差分电压绝对值。此外还测量总线共模电压VCM
Vdiff = VCAN_H – VCAN_L
VCM = 0.5 * (VCAN_H + VCAN_L)
检测准则：见表1
表 1 ECU 隐性输出电压
隐性状态
参数 符号
条件
最小 额定 最大
输出总线电压 VCAN_H
2.5 V 7.0 V 无负载
输出总线电压 VCAN_L -2.0 V 2.5 V
无负载
差分输出电压 Vdiff -120mV 0 +12mV 见表 2（测试例 1）
注：在测试 CAN 线过长或者 CAN 节点过多，造成 CAN 信号有失真时可添加二级终端电阻。
表 2 根据终端电阻实现测试配置
注 1：如果被测设备没有安装终端电阻，可以在虚线矩形 1 和 2 中添加终端网络。
注 2：如果被测设备已含一个 120Ω的终端电阻，可以在虚线矩形 1 中添加终端网路。
注 3：如果被测设备含中央终端电阻（60Ω），则没有额外的终端网络可添加。
注 4：RX 用来模拟 4 个附加的 CAN 通讯节点,二级终端电阻为 1200Ω。
注 5：表 2 列出适用的电阻值。
图 1 高速 CAN 测试设置
5.1.1.2 显性输出电压等级
测试范围：测量处于隐性状态的CAN总线输出电压等级，检查它们是否符合汽车局域网物理层的
要求。
测试条件：见表1。根据图1应用测试电路
测试方法：测量CANH和CANL两线的差分电压绝对值。此外还测量总线共模电压VCM
Vdiff = VCAN_H – VCAN_L
VCM = 0.5 * (VCAN_H + VCAN_L)
检测准则：见表3
被测设备终端电阻 终端网络 1 终端网络 2
Rx
测试方法 1 测试方法 2
无终端 连接 连接 无连接 180Ω
中央终端（60Ω） 无连接 无连接 无连接 180Ω
固定终端（120Ω） 连接 无连接 无连接 180Ω
二级终端（1200Ω） 连接 连接 无连接 211Ω
CAN-H
CAN-L
表 3 显性输出电压
注 1：如果被测设备（被测设备）没有安装终端电阻，可以在虚线矩形 1 和 2 中添加终端网络。
注 2：如果被测设备已含一个 120Ω的终端电阻，可以在虚线矩形 1 中添加终端网路。
注 3：如果被测设备含中央终端电阻（60Ω），则没有额外的终端网络可添加
注 4：RX 用来模拟 4 个附加的 CAN 通讯节点，二级终端电阻为 1200Ω。
注 5：表 2 列出适用的电阻值。
5.1.2 隐性输入阈值
测试范围：测量被测设备的隐性输入阈值。
测试条件：使用图2所示的测试电路。
如果被测设备配备了标准的终端电阻，则RTest = 120Ω。
如果被测设备没有终端电阻，则RTest = 60Ω。
测试方法：设置电流I的值使上限阈值VDIFF =0.5V，然后设置电压U，分别设置到
a) V=-2 V，b) V =6.5V。
检测准则：在两种电压测试情况下，被测设备不允许停止帧的传输。
图 2 隐性输入阈值测试电路
5.1.3 显性输入阈值
测试范围：测量被测设备的显性输入阈值。
测试条件：使用如图3的应用测试电路。
如果被测设备配备了一个规范的终端电阻，则RTest=120Ω。
如果被测设备没有终端电阻，则RTest=60Ω。
测试方法：设置电流I的值使下限阈值VDIFF=0.5V至0.9V，步长0.1V，然后设置电压U，满足
a)V=-2V ，b) V=6.1V。
显性状态
参数 符号
条件
最小 额定 最大
输出总线电压 VCAN_H
3.5 V 7V 无负载
输出总线电压 VCAN_L -2.0V 1.5 V
无负载
差分输出电压 Vdiff 1.2V 2.0V 3.0V 见表 2（测试例 1）
检测准则：在两种情况下当显性输入阈值达到0.9V时被测设备应停止其帧的传输。
注：在输入阀值是 0.5V 时，被测设备仍能发送出显性位。
图 3 显性输入阈值测试电路
5.1.4 设备电阻
5.1.4.1 CANH 与 CANL 的内部电阻
测试范围1：测量CANH 与CANL的内部电阻。
测试条件：使用如图图4应用测试电路。如果被测设备配有一个内部终端电阻，则CANH和CANL
短路。RTest= 5kΩ。
注：所有的 I/O，如外部传感器，都应连接。
测试方法：测量V并利用下面公式计算Rin。
注：根据 5.1.1.1VCAN_L，H 为接收到的输出电压。
如果被测设备配有一个内部终端电阻，则CANH和CANL需要被短路。在此情况下测量的Rin值包含
Rin_H及Rin_L，Rin的计算公式如下：
注：VCAN 是由 5.1.1.1 接收到的输出电压。分别在 U=-2V 和 U=-7V 时测定 Rin_CAN_H 及 Rin_CAN_L。
检测准则：见表4
表 4 检测准则
参数 最小 额定 最大 条件
Rin CAN_H 5 kΩ - 50 kΩ 无负载
Rin CAN_L 5 kΩ - 50 kΩ 无负载
Δ Rin_diff 0 Ω - 3% 无负载
测试范围2：在电源电压的连接被中断，如保险丝熔断的情况下，应在CANH 和CANL与电源或者
地端连接一个高电阻，以防损坏ECU。
测试条件：不连接外围设备。根据图4，应用测试电路。如果被测设备配有一个内部终端电阻，
则CANH和CANL应被短路。从供电线路断开被测设备。
测试方法：测量V并利用下面公式计算Rin。
如果被测设备配有一个内部终端电阻，则CANH和CANL应被短路。如果测得的Rin值包括代表Rin_H
和Rin_L，则Rin利用下面的公式计算。
当U = -2 V 和U = 7 V时分别测定Rin_CAN_H and Rin_CAN_L。
检测准则： Rin CAN_H,L ≥ 5 kΩ。
图 4 内置电阻的测量
测试范围3：如果 ECU的接地端连接断开，CANH 和CANL应连接一个高电阻到地端，以防损坏ECU。
测试条件：设置VBATT到14.5V.断开被测设备的接地线。使用图5的测试电路。
注：所有的 I/O 如外部传感器，都应连接。
测试方法：测量被测设备CANH与地及CANL地之间的输出漏电流Ileak。利用下面公式计算Rin_CAN_H
及Rin_CAN_L。
检测准则：Rin CAN_H,L ≥ 5 kΩ
图 5 记录测量内部电阻
5.1.4.2 内部差分电阻
测试范围：测量被测设备的内部差分电阻。
测试条件：根据图6应用测试电路 U = 5 V。
如果被测设备配备了一个120Ω的终端电阻即RTest=120Ω。
如果被测设备配备了一个中央终端网路，则RTest=60Ω。
如果被测设备配备了二级终端网络，则RTest=1200Ω。
如果被测设备没有终端电阻，则RTest=10KΩ。
注：如果一终端电阻集成在 ECU 中，那么这个测量或多或少是一个终端电阻的测量。
测试方法：测量V并利用下面公式计算Rdiff
注：依据 5.1.1.1，Vdiff 是隐性差分开路电压。
检测准则：见表5
表 5 内部差分电阻的检测准则
图 6 内部差分电阻测量
5.1.5 测试设备的输入电容
测试范围：测量被测设备的输入电容。
测试条件：根据图7和图8应用测试电路(Rtest为无感电阻, 二极管使用肖特基快恢复二极管)。
测试方法：通过图7所示的测量方法测量τFigure7，并利用下面公式计算CFigure7。
参数 最小 额定 最大 条件
Rdiff 10 kΩ - 100 kΩ 不带总线终端电阻的被测设备
Rdiff 116Ω 120 128Ω 带有固有总线终端电阻的被测设备
Rdiff 58Ω 60 64Ω 带有中央总线终端电阻的被测设备
Rdiff 1091Ω 1200 1253Ω 带有次级总线终端电阻的被测设备
通过图8所示的测量方法测量τFigure8，并利用下面公式计算CFigure8。
注：τ是 VCAN 达到 37％时的下降时间。
检测准则： 40 pF ≤ Cin CAN_H ≤ 150 pF
40 pF ≤ Cin CAN_L ≤ 150 pF
0 pF ≤ Cdiff ≤ 90 pF
图 7 τFigure7 的测量
图 8 τFigure8 的测量
图 9 τ的定义
5.1.6 总线通信的最小和最大供电电平
测试范围：确定正常的总线通信的最小和最大电压阈值。
测试条件：建立物理网路，它由被测设备和测试工具组成。测试工具能够模拟所有的节点，这
些节点是使被测设备总线通信正常的必要条件。
测试方法：被测设备的供电电源电压设置为12V。以每分钟降低0.1V的速度，降低被测设备的电
源电压。检查总线通信情况及测量最保证总线正常工作的最低电源电压，即在总线上没有错误帧，
没有损坏或没有延迟消报文传输。通信停止后，按每分钟0.1V增加电源电压，测量通信恢复的电压
值。然后设置电源电压为0V（t > 10 s）。随后直接设置电源电压到6.5 V，测量被测设备总线通信
恢复的时间，如成功接收或发送消息。为了测量保证CAN通信功能的最大电源电压，逐步将电源电压
增加至最大26.5V。
检测准则：对于在扩展供电电压范围内支持通讯的设备：在供电电压降低到6V时，被测设备的
通讯需要保证无误差。供电电压升到6V后，被测设备应在300毫秒内恢复总线通信。
除非另有规定，被测设备应支持在供电电压16-18V、1小时内的正常通讯。
对于在扩展供电电压范围内不要求支持通讯的设备：被测设备需要在供电电压至少9V以上时支
持通讯。供电电压升到9V后，被测设备应在300毫秒内恢复总线通信。
5.1.7 电压跌落期间的特性
测试范围：检查电压下降时被测设备的特性。
测试条件：建立物理网路，它由被测设备和测试工具组成。测试工具能够模拟所有的节点，这
些节点是使被测设备总线通信正常的必要条件。
测试方法: 在被测设备的电源线施加ISO 7637-2中的4号测试脉冲（严重脉冲IV）测试工具模拟
其他终端设备对被测设备的报文进行正常响应。
检测准则：对于在车辆起动期间支持通讯的设备：在供电电压降低到6V时（用低压系统启动发
动机），被测设备的通讯需要保证无误差； 车辆启动期间不支持通讯的设备，供电电压升到至多6.5V
后，被测设备应在300毫秒内恢复总线通信。
注：对于 ECU，在电压跌落期间应支持 CAN 通信，Vresume = 6 V。
另外，除非另有规定，被测设备应支持在供电电压16-18V、1小时内的正常通讯则被测设备应支
持在1h16-18V，1min18-26.5V范围内（启动条件）的通信。
对于在车辆起动期间不支持通讯的设备：被测设备应在总线不引起任何错误条件，即在起动过
程前后没有故障帧。在供电电压升到不大于9V时，被测设备应在300毫秒内恢复总线通信。
5.1.8 信号上升/下降时间
测试范围：测量CAN信号从隐性到显性和从显性到隐性的过渡时间
测试条件：按照图10(包括电容，值见表6) 应用测试电路。为了尽量减少在测量方面对测试设
置的影响，所有导线长度应小于1.0米。上升/下降时间是在最大和最小物理负载条件下测得的。
测试案例1和2见表2。
测试方法：在Vdiff（=CANH-CANL）的20%到80%间测量被测设备CAN总线信号的上升/下降时间。
上升时间：从隐性到显性状态的过渡时间。
下降时间：从显性到隐性状态的过渡时间。
每边至少进行1000次的测量，以确定上升/下降时间的最小值和最大值。
表 6 高速 CAN 电容负载
电容 最小负载 最大负载
C1 100pF 4.7nF
C2 100pF 4.7nF
C3 0pF 3.3nF
检测准则：必须在表7的限制范围内测量次数。
表 7 上升/下降限制范围
条件
上升限制范围 下降限制范围
最小 最大 最小 最大
最小负载 15ns 150ns 15ns 300ns
最大负载 15ns 1300ns 15ns 1300ns
注 1：如果在被测设备里没有终端网络，可以在虚线框 1 和 2 中添加终端网络。
注 2：如果被测设备含一个 120Ω的终端电阻，可以在虚线框 1 中添加终端网络。
注 3：如果被测设备含中央终端电阻（60Ω），则没有额外的终端网络可添加。
注 4：RX（1200Ω）模拟二级终端 4 个附加的节点。表 2 列出适用的电阻值。
注 5：C1、C2 和 C3 是额外的电容来模拟由其他节点和线束引起的容性负载。
图 10 上升/下降时间测量的测试设置
图 11 上升和下降时间定义
5.1.9 信号的特性（对称性负载）
测试范围：在不同的物理负载条件下，检测CAN总线信号两边对称性。
测试条件：使用图10应用测试电路，执行表2中的测试案例1,2。所有线的长度应小于1.0m，应
在物理负载条件最大值和最小值之下到测试信号。见表6。示波器的通道1与CANH连接，通道2与CANL
连接。第3通道应显示通道1和通道2之和。为了减少由于测试配置引起的不对称性，C1与C2公差应在
±1%范围。
测试方法： 在给定的条件下，使用示波器测量显性的信号波形，并在测试报告上附图表。示波
器平台应显示CANH,CANL,CANH+CANL 以及RxD-line（有可能情况下）。
检测准则：负责测试的工程师应评估记录下来的所有不对称性的特性或振荡。
在位的前50%时间段内，总线输出电平应当为位结束的直流输出(结束位时间75%采样得到的电压
值)的81％到150％的范围内。
在位的后50%时间段内，总线输出电平应当为在位结束的直流输出(结束位时间75%采样得到的电
压值)的95％到105％的范围内。
CANH与CANL的总和应该在下列限制范围之内：
CANH与CANL之和的震荡范围应在它的平均电压等级的95%-105%之内。
图 12 对称 CAN 总线信号的例子
5.1.10 位时间
一般范围：确定位时间发送和接收消息的准确性。
5.1.10.1 CAN 总线位时间公差
测试范围：确定被测设备CAN位时间的公差。
测试条件：按照图10测试电路。按照表2中的测试案例1、2 操作。全部线束长度应小于1.0m。
位时间的测试应在物理负载条件最大值和最小值之间进行。按照表6给出了所有组合分别在设备允许
的最高和最低温度进行测试。
测试条件：借助示波器测试被测设备的位时间。被测设备触发一个报文（例如：一般状态的信
息），在差分电压的隐性到显性20-30位的Vdiff边缘之间测量时间。然后计算一个位的位时间。每
次测量应重复至少100次，以确定最小值和最大值。
注：为了得出产品频宽的表，本测试需用一个以上的样本的被测设备进行测试。
检测准则：最大的位时间偏差应在± 0.45％（包括老化）。
图 13 位时间测量案例
......
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