[发明专利]一种CAN总线干扰发生器

说明书

所属技术领域：

本发明涉及一种用于CAN(Controller Area Network控制器局域网)总线测试过程中产生数字干扰和逻辑错误，以及对CAN总线施加模拟干扰模拟各种CAN总线协议规定的物理层故障，用来考察CAN总线节点或CAN总线系统在数字干扰和逻辑错误，以及模拟干扰和物理层故障，情况下的工作情况和从各种错误和故障状态下恢复能力的CAN总线干扰发生器。 

背景技术：

CAN总线，由于其高性能和可靠性，被广泛应用于工业自动化、船舶、医疗设备等方面。尤其在汽车电子领域，CAN总线往往被用作与安全直接相关的动力系统网络中，因此，对于CAN总线系统与CAN总线节点的测试验证工作尤为重要。为了测试、验证所设计的CAN总线系统或CAN总线节点的可靠性、以及在各种CAN总线标准所规定的逻辑错误和物理层故障情况下的工作情况，和从错误或故障情况下恢复的能力，需要设计一种CAN总线干扰发生器来对被测CAN总线系统或CAN总线节点注入可配置的数字干扰和模拟干扰去模拟和实现不同的错误和故障状态。 

发明内容：

为了能够实现对CAN总线系统或CAN总线节点模拟干扰和数字逻辑干扰的注入，本发明所设计的一种CAN总线干扰发生器主要由三部分构成(如图1)，即用于解析总线上传输的位流并进行干扰触发条件判断的位流解析部分，用于施加数字逻辑干扰的数字干扰注入电路，以及用于施加模拟干扰的能够调节电路中电阻电容值来模拟CAN总线协议所规定的不同物理层故障的电阻电容矩阵。 

本发明中的CAN总线数字干扰注入电路如图2所示，通过一对三极管的串联并与CAN收发器CAN_H和CAN_L的并联实现对CAN总线各种数字逻辑干扰的注入。 

本发明中的电阻电容矩阵如图3所示，通过电阻电容矩阵中电阻值、电容值的变化，去模拟CAN_H和CAN_L短路、CAN总线中某一条线或某两条线断路、总线负载增加、CAN总线中某一条线与电池电压短接等物理层故障。 

附图说明：

图1CAN总线干扰发生器结构框图。 

图2CAN总线数字干扰注入电路原理图。 

图3电阻电容矩阵电路原理图。 

图4电阻电容矩阵电阻构成示意图。 

图5电阻电容矩阵电容构成示意图 

具体实施方式：

本发明所设计的一种CAN总线干扰发生器由用于解析总线上传输的位流并进行干扰触发条件判断的位流解析部分，用于施加数字逻辑干扰的数字干扰注入电路，以及用于施加模拟干扰的能够调节电路中电阻电容值来模拟CAN总线协议所规定的不同物理层故障的电阻电容矩阵三部分组成(如图1)。 

本发明中的数字干扰的电路原理图如图2所示，图中Q1、Q2为一对分别为NPN和PNP的三极管对管，它们的发射极直接相连并与2.5V电源相连，Q1和Q2的集电极分别和CAN收发器的CAN_H脚和CAN_L脚并联，并联后分别接入CAN网络中的CAN_H和CAN_L线，通过对CAN收发器的TXD脚和Q1、Q2基极的逻辑电平高低值的组合，对CAN总线强制写入逻辑“高”和逻辑“低”或对CAN总线呈现“高阻”状态。 

本发明中的电阻电容矩阵电路原理图如图3所示，图中CAN1、CAN2处可串联接入被测CAN网络中，图中的每个电阻均如图4的一系列开关(继电器)与相应阻值电阻的并联后串联组成，图3中的可变电容CHL由图5中的一系列开关(继电器)与相应电容值的电容串联后并联而成。在图4中，单个电阻的阻值R_i＝R_步长×2ⁱ(其中i＝0～10)，所以图3中每个电阻的阻值可以通过图4中对继电器的控制改变，其变化范围为0～(2ⁱ⁺¹-1)×R_步长，电阻值变化步长为R_步长。在图5中，单个电容的电容值为C_i＝C_步长×2ⁱ(其中i＝0～5)，所以图3中的电容CHL的电容值范围为0～(2ⁱ⁺¹-1)×C_步长，电容值变化步长为C_步长。 

本发明所设计的一种CAN总线干扰发生器的工作过程为：CAN总线干扰发生器通过其位流解析部分实时将CAN总线上所传输的位流解析为逻辑信息，一旦总线上所传输的信息满足用户所配置的干扰触发条件，CAN总线干扰发生器就通过数字干扰注入电路或者电阻电容矩阵将预先配置的干扰序列施加到被测总线上。