GB/T 45023-2024 自动化系统与集成 CAN总线控制器测试方法

　　ICS 25. 040.40 CCS J 66

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 45023—2024

　　自动化系统与集成 CAN 总线控制器

　　测试方法

　　Automation systemsand integration—Measuring methodsforCAN buscontroller

　　2024-11-28发布 2025-06-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 45023—2024

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 缩略语 1

　　5 测试要求 2

　　5. 1 通则 2

　　5. 2 功能验证要求 2

　　5. 3 电参数测试要求 2

　　5. 4 测试环境 2

　　6 测试方法 2

　　6. 1 寄存器读写 2

　　6. 2 标准帧报文收发 3

　　6. 3 扩展帧报文收发 4

　　6. 4 远程帧报文收发 5

　　6. 5 过载帧发送 5

　　6. 6 总线仲裁 6

　　6. 7 报文接收滤波 7

　　6. 8 错误处理 8

　　6. 9 节点关闭 9

　　6. 10 直流电参数 9

　　6. 11 交流电参数 10

　　参考文献 12

　　Ⅰ

　　GB/T 45023—2024

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国机械工业联合会提出 。

　　本文件由全国 自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归 口 。

　　本文件起草单位 :北京振兴计量测试研究所 、北京遥感设备研究所 、北京机械工业自动化研究所有限公司 、北京氢燃科技有限公司 、北京安控油气技术有限责任公司 。

　　本文件主要起草人 :杨超 、谢向桅 、杜峻 、李文周 、刘月晖 、卢治兵 、马成英 、孙洁香 、王国力 、张金凤 、袁媛 、王凯 、秦琰 、肖景林 、薛靖婉 、杨海波 、梁璇 、韩世雄 、王彬 。

　　Ⅲ

　　GB/T 45023—2024

　　自动化系统与集成 CAN 总线控制器

　　测试方法

　　1 范围

　　本文件描述了 CAN 总线控制器功能验证和电参数测试的方法 。

　　本文件适用于 CAN 总线控制器的功能验证和电参数测试 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;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 。

　　GB/T 41588. 1—2022 道路车辆 控制器局域网(CAN) 第 1部分 :数据链路层和物理信令

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　标识符 identifier;ID

　　表征特定帧仲裁优先级的符号 。

　　3.2

　　过载帧 overload frame

　　用于通知发送节点接收节点尚未准备好接收下一帧数据的一种帧类型 。

　　3.3

　　远程帧 remote frame

　　请求发送指定数据帧的帧 。

　　3.4

　　标准帧格式 base frame format

　　使用 11位 ID,传输时只用 1种位速率 ,一帧最多包含 8个数据字节的数据帧或者远程帧格式 。 3.5

　　扩展帧格式 extended frame format

　　使用 29位 ID,传输时只用 1种位速率 ,一帧最多包含 8个数据字节的数据帧或者远程帧格式 。

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件 。

　　ATE: 自动测试设备(Automatic TestEquipment)

　　CAN:控制器局域网(Controller Area Network)

　　MAC:媒介访问控制(Medium Access Control)

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　　GB/T 45023—2024

　　5 测试要求

　　5. 1 通则

　　5. 1. 1 器件的功能验证不限定具体设备 ,宜在 ATE上进行验证 ,或者使用工程评估板进行验证 。ATE的数字通道应能实现对被测对象的激励和测量 ,工程评估板可运行用于功能验证的测试程序 。 功能验证应符合 5. 2 的规定 。

　　5. 1.2 器件的电参数宜在 ATE上进行测试 ,或者使用工程评估板及示波器进行测试 。 电参数测试应符合 5. 3 的规定 。

　　5.2 功能验证要求

　　功能验证应根据待测 CAN 总线控制器数据手册和 CAN 总线通信协议 ,遍历内部所有寄存器的读写和不同工作模式的行为表现 ,考核器件能否按照 CAN 总线通信协议实现既定功能 。 功能验证包含但不限于以下内容 :

　　a) 寄存器读写 ;

　　b) 标准帧报文收发 ;

　　c) 扩展帧报文收发 ;

　　d) 远程帧报文收发 ;

　　e) 过载帧发送 ;

　　f) 总线仲裁 ;

　　g) 报文接收滤波 ;

　　h) 错误处理 ;

　　i) 节点关闭 。

　　5.3 电参数测试要求

　　电参数测试满足以下要求 。

　　a) 电参数测试时应配合相应的向量 ,使器件处于所需工作状态 。 电参数测试的向量应满足器件不同状态的要求 。

　　b) 在测试时 ,器件应处于某种指定状态或者应用下 。

　　c) 向量应保证在测试过程中器件不会脱离指定的状态或者应用而进入其他状态或者应用 。

　　5.4 测试环境

　　环境温度和湿度应满足待测器件使用要求 , 以下测试条件应在测试时明确给出并详细记录 :

　　a) 环境温度或参考点温度 ;

　　b) 电源电压 ;

　　c) 时钟频率及工作条件 。

　　6 测试方法

　　6. 1 寄存器读写

　　6. 1. 1 目的

　　验证器件内部寄存器正常读写功能 。

　　2

　　GB/T 45023—2024

　　6. 1.2 测试原理图

　　寄存器读写功能测试原理图如图 1所示 。

　　图 1 寄存器读写功能测试原理图

　　6. 1.3 测试程序

　　寄存器读写测试程序包括以下内容 :

　　a) 设置待测器件复位 ;

　　b) 根据待测器 件 产 品 手 册 和 时 序 要 求 , 读 取 所 有 可 读 寄 存 器 数 值 , 比 较 读 取 值 是 否 与 复 位 值一致 ;

　　c) 对可写的寄存器 , 以遍历的方式对所有寄存器进行写入 ,读取并判断是否与预期一致 。

　　6.2 标准帧报文收发

　　6.2. 1 目的

　　验证器件标准帧报文收发功能 。

　　6.2.2 测试原理图

　　标准帧报文收发测试原理图如图 2所示 。

　　图 2 标准帧报文收发测试原理图

　　6.2.3 测试程序

　　6.2.3. 1 标准帧报文发送

　　标准帧报文发送测试程序包括以下内容 :

　　a) 设置待测器件复位 ;

　　b) 根据待测器件产品手册和时序要求 ,设定待测器件寄存器 ,使得器件处于标准帧模式 ,设定报文传输波特率 , 向器件发送缓冲器写入报文 ID和数据 ,使能发送中断 ,使能报文发送 ;

　　c) 在 RX端口施加与 TX端口保持一致的高低电平 ;采集 TX端口报文发送高低电平 ,判断是否

　　3

　　GB/T 45023—2024

　　符合预期标准帧格式 ;

　　d) 观测中断管脚 ,报文成功发送后 ,此管脚应有中断产生 ;读取中断寄存器 ,发送中断应置位 ,读取后中断管脚复位 。

　　6.2.3.2 标准帧报文接收

　　标准帧报文接收测试程序包括以下内容 :

　　a) 设置待测器件复位 ;

　　b) 根据待测器件产品手册和时序要求 ,设定待测器件寄存器 ,使得器件处于标准帧模式 ,设定报文传输波特率 ,设置验收滤波器 ,待测器件不对接收到的报文进行滤波 ,使能接收中断 ;

　　c) 通过 RX端口向待测器件发送符合标准帧协议的报文帧 ;发送完成之后 ,读取待测器件接收缓冲器 ,判断是否与发送的报文一致 ;

　　d) 观测中断管脚 ,报文成功接收后 ,此管脚应有中断产生 ;读取中断寄存器 ,接收中断应置位 ,读取后中断管脚复位 。

　　6.2.3.3 报文标准帧的获取

　　对于 6. 2. 3. 1 和 6. 2. 3. 2,测试过程均需要预先获取报文标准帧 。

　　确定了报文 ID和数据信息 ,根据 GB/T 41588. 1—2022第 9章 MAC子层 ,可获得报文标准帧 。

　　CAN 总线控制器发送标准帧报文过程中 ,将 TX 和 RX短接 ,可从示波器获取完整的报文标准帧 。

　　6.3 扩展帧报文收发

　　6.3. 1 目的

　　验证扩展帧报文收发功能 。

　　6.3.2 测试原理图

　　扩展帧报文收发测试原理图如图 3所示 。

　　图 3 扩展帧报文收发测试原理图

　　6.3.3 测试程序

　　6.3.3. 1 扩展帧报文发送

　　报文格式由标准帧改为扩展帧 ,其他内容与 6. 2. 3. 1保持一致 。

　　6.3.3.2 扩展帧报文接收

　　报文格式由标准帧改为扩展帧 ,其他内容与 6. 2. 3. 2保持一致 。

　　4

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　　6.4 远程帧报文收发

　　6.4. 1 目的

　　验证器件远程帧报文收发功能 。

　　6.4.2 测试原理图

　　远程帧标准帧报文收发测试原理图如图 4所示 。

　　图 4 远程帧报文收发测试原理图

　　6.4.3 测试程序

　　6.4.3. 1 远程帧报文发送

　　远程帧报文发送测试程序包括以下内容 :

　　a) 设置待测器件复位 ;

　　b) 根据待测器件产品手册和时序要求 ,设定待测器件寄存器 ,设定报文传输波特率 , 向器件发送缓冲器写入报文远程帧请求位 、ID和数据长度 ,使能发送中断 ,使能报文发送 ;

　　c) 在 RX端口施加与 TX端口保持一致的高低电平 ;采集 TX端口报文发送高低电平 ,判断是否符合远程帧格式 ;

　　d) 观测中断管脚 ,报文成功发送后 ,此管脚应有中断产生 ;读取中断寄存器 ,发送中断应置位 ,读取后中断管脚复位 。

　　6.4.3.2 远程帧报文接收

　　远程帧报文接收测试程序包括以下内容 :

　　a) 设置待测器件复位 ;

　　b) 根据待测器件产品手册和时序要求 ,设定待测器件寄存器 ,设定报文传输波特率 ,设置验收滤波器 ,待测器件不对接收到的报文进行滤波 ,使能接收中断 ;

　　c) 通过 RX端口向待测器件发送符合远程帧协议的高低电平 ;发送完成之后 ,读取待测器件接收缓冲器 ,验证远程帧请求位 、ID 和数据长度是否与预期一致 ;

　　d) 观测中断管脚 ,报文成功接收后 ,此管脚应有中断产生 ;读取中断寄存器 ,接收中断应置位 ,读取后中断管脚复位 。

　　6.5 过载帧发送

　　6.5. 1 目的

　　验证器件过载帧发送功能 。

　　5

　　GB/T 45023—2024

　　6.5.2 测试原理图

　　过载帧发送测试原理图如图 5所示 。

　　图 5 过载帧发送测试原理图

　　6.5.3 测试程序

　　过载帧发送测试程序包括以下内容 :

　　a) 按照 6. 2~ 6. 4, 以任意方式完成报文收发 ;

　　b) 待测器件应进入总线帧间间隔 ,帧间间隔由三个连续的隐形电平组成 ;

　　c) 在帧间间隔第一个隐形电平或者第二个隐形电平 ,从 RX端口向待测器件施加显性电平 ,破坏了帧间间隔协议格式 ,芯片会立即发出过载帧 ;

　　d) 观测待测芯片 TX管脚 ,TX管脚会发出连续的 6 个显性电平和 8个隐形电平 ,分别为过载标识和过载界定符 。

　　6.6 总线仲裁

　　6.6. 1 目的

　　验证器件总线仲裁功能 。

　　6.6.2 测试原理图

　　总线仲裁测试原理图如图 6所示 。

　　图 6 总线仲裁测试原理图

　　6.6.3 测试程序

　　6.6.3. 1 标准帧格式总线仲裁

　　标准帧格式总线仲裁测试程序包括以下内容 。

　　a) 设置待测器件复位 。

　　b) 根据待测器件产品手册和时序要求 ,设定待测器件寄存器 ,使得器件处于标准帧模式 ;设定报

　　6

　　GB/T 45023—2024

　　文传输波特率 , 向器件发送缓冲器写入报文 ID和数据 ;设置验收滤波器 ,待测器件不对接收到的报文进行滤波 ;对于有仲裁中断功能的待测器件 ,使能仲裁中断和接收中断 ,使能报文发送 。

　　c) 报文通过 TX端口发送 , 同时向待测器件 RX端口写入 ID优先级别更高的报文 。

　　d) 使能仲裁中断功能的器件 ,报文传输过程观测中断管脚 , 中断管脚置位 ;读取中断寄存器 , 仲裁丢失中断应置位 ,读取后中断管脚复位 。读取仲裁丢失捕捉寄存器 ,读取的数值指示仲裁具体丢失位置 ,与预期丢失位置进行比对 。

　　e) 报文传输结束 ,读取接收缓冲器 , 比较接收缓冲器的报文是否与从 RX 端口接收的报文一致 。观测中断管脚 ,报文传输结束后 ,此管脚应有中断产生 ;读取中断寄存器 ,接收中断应置位 ,读取后中断管脚复位 。

　　f) 保持总线空闲 ,仲裁丢失的报文会重启发送 ,后续测试内容同 6. 2. 3. 1标准帧格式报文发送 。

　　注 : 报文发送过程 ,RX端口检测到 CAN 总 线 上 有 更 高 优 先 级 的 报 文 在 发 送 , 待 测 器 件 发 送 过 程 被 仲 裁 掉 ,此 后TX端口一直保持高电平 ,待测器件由发送报文状态转为接收报文状态 。

　　6.6.3.2 扩展帧格式总线仲裁

　　报文格式由标准帧改为扩展帧 ,其他内容与 6. 6. 3. 1保持一致 。

　　6.7 报文接收滤波

　　6.7. 1 目的

　　验证器件报文接收滤波功能 。

　　6.7.2 测试原理图

　　报文接收滤波测试原理图如图 7所示 。

　　图 7 报文接收滤波测试原理图

　　6.7.3 测试程序

　　6.7.3. 1 标准帧格式报文接收滤波

　　标准帧格式报文接受滤波测试程序包括以下内容 。

　　a) 设置待测器件复位 。

　　b) 根据待测器件产品手册和时序要求 ,设定待测器件寄存器 ,使得器件处于标准帧模式 ;设定报文传输波特率 ,设置验收滤波器 ,待测器件仅能接收特定 ID 的报文 ,使能接收中断 。

　　c) 通过 RX 端 口 向器件发送和特定 ID 不匹配的正确报文帧 ,无法从接收缓冲器获取预期的数据 ,报文因为与预期 ID不匹配所以被丢弃 。观测中断管脚 , 中断管脚没有中断置位 。

　　d) 再次使用测试向量通过 RX端口向器件发送与特定识别码匹配的报文帧 , 可从接收缓冲器中

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　　获取与发送报文匹配的内容 。观测中断管脚 ,报文成功接收后 ,此管脚应有中断产生 ;读取中断寄存器 ,接收中断应置位 ,读取后中断管脚复位 。

　　6.7.3.2 扩展帧格式报文接收滤波

　　报文格式由标准帧改为扩展帧 ,其他内容与 6. 7. 3. 1保持一致 。

　　6. 8 错误处理

　　6. 8. 1 目的

　　验证器件错误处理功能 。

　　6. 8.2 测试原理图

　　错误处理测试原理图如图 8所示 。

　　图 8 错误处理测试原理图

　　6. 8.3 测试程序

　　6. 8.3. 1 接收状态下错误处理

　　接收状态下错误处理测试程序包括以下内容 。

　　a) 设置待测器件复位 。

　　b) 设置报文传输波特率 ,设置验收滤波器 ,使得待测器件不对接收到的报文进行滤波 ;测试向量通过 RX端口向器件发送报文 , 发 送 报 文 过 程 中 通 过 RX 端 口 施 加 错 误 码(错 误 码 即 不 满 足CAN 总线协议的高低电平 ,可以是不满足位填充规则的错误 ,也可是 CRC校验错误等) 。

　　c) 此时待测器件会检测到总线错误 ,根据错误类型自动增加接收错误寄存器的值 ,读取芯片接收错误寄存器的值 ,判断是否与预期一致 。

　　d) 具体错误类型与接收错误寄存器增减关系 ,按 GB/T 41588. 1—2022 中 11. 1. 4故障界定规则 。

　　6. 8.3.2 发送状态下错误处理

　　发送状态下错误处理测试程序包括以下内容 :

　　a) 设置待测器件复位 ;

　　b) 设置报文传输波特率 , 向发送缓冲器写入数据 ,开启发送 ,待测器件从 TX端口发送报文 ;

　　c) 发送过程通过 RX端口施加入错误码 ,此时待测器件会检测到总线错误 ,根据错误类型 自动增加发送错误寄存器的值 ,读取芯片接收错误寄存器的值 ,判断是否与预期一致 ;

　　d) 具体错误类型与发送错误寄存器增减关系 ,按 GB/T 41588. 1—2022 中 11. 1. 4故障界定规则 。

　　8

　　GB/T 45023—2024

　　6.9 节点关闭

　　6.9. 1 目的

　　验证器件节点关闭功能 。

　　6.9.2 测试原理图

　　节点关闭测试原理图如图 9所示 。

　　图 9 节点关闭测试原理图

　　6.9.3 测试程序

　　节点关闭测试程序包括以下内容 :

　　a) 施加接收错误或者发送错误 , 当接收错误计数器或者发送错误计数器的数据累计达 255时 ,待测器件认为自身错误过多 ,从而对自身进行关闭 ;

　　b) 此时发送错误计数器将被置成 0X7F,接收错误计数器直接被清零 ;测试向量通过 RX 端 口 向待测芯片发送报文 ,报文无法被接收 ;

　　c) 每 11个总线空闲 , 发 送 错 误 计 数 器 -1, 通 过 测 试 向 量 读 取 发 送 错 误 计 数 器 的 值 , 直 至 减 为

　　0,节点恢复正常工作 ;再次通过 RX端口给待测芯片发送报文 ,报文可被正常接收 。

　　6. 10 直流电参数

　　6. 10. 1 目的

　　测试规定条件 下 器 件 直 流 电 参 数 。 器 件 直 流 电 参 数 的 测 试 包 括 VOH、VOL、II、IOZ、VIH、VIL 、IDD等 ,参数含义见表 1。

　　表 1 直流电参数列表

　　符号

　　参数

　　VOH

　　输出高电平

　　VOL

　　输出低电平

　　II

　　输入漏电流

　　IOZ

　　输出高阻态电流

　　VIH

　　输入高电平阈值

　　VIL

　　输入低电平阈值

　　IDD

　　功耗电流

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　　6. 10.2 测试原理图

　　直流电参数测试原理图如图 10所示 。

　　图 10 直流电参数测试原理图

　　6. 10.3 测试程序

　　直流参数测试程序包括以下内容 。

　　a) 输出高电平 VOH :使得待测器件的某一或某几个输出管脚保持高电平状态 ,根据待测器件数据手册 ,对器件输出高电平管脚施加反向电流 , 即拉电流 ,采用加流测压的方式 ,测到的电压即为待测器件输出高电平;VOH 的测试应覆盖待测器件输出管脚 。

　　b) 输出低电平 VOL:使得待测器件的某一或某几个输出管脚保持低电平状态 ,根据待测器件数据手册 ,对器件输出低电平管脚施加正向电流 , 即灌电流 ,采用加流测压的方式 ,测到的电压即为待测器件输出低电平;VOL 的测试应覆盖待测器件输出管脚 。

　　c) 输入漏电流 II:对待测器件输入管脚进行加压测流 ,施加电压值根据芯片数据手册给定 ,测到的电流值即为输入漏电流 ,一般情况下应单独对每个输入管脚的漏电流进行单独测试 ,不应并行测试 。使用电源电压进行测试得到的电流值为 IIH ,使用 0 V进行测试得到的电流值为 IIL 。

　　d) 输出高阻态 电 流 IOZ: 使 得 待 测 器 件 处 于 复 位 状 态 , 此 时 所 有 输 出 均 为 高 阻 态 , 进 行 加 压 测流 ,施加电压值根据器件数据手册给定 ,测到的电流值即为输出高阻态电流;IOZ 的测试宜尽可能多地覆盖待测器件输出管脚 。使用电源电压进行测试得到的电流值为 IOZH ,使用 0 V 进行测试得到的电流值为 IOZL 。

　　e) 输 入 高 电 平 VIH : 利 用 验 证 过 的 功 能 测 试 图 形 , 将 VIH 设 置 成 变 量 并 给 定 初 值 ,VIL 给 定 值 为

　　0,VIH 以一定的步长逐渐增加 ,多次对测试图形进行测试 , 随着 VIH 增加 ,测试从失效到通过的瞬间 ,读出 VIH 的值 , 即为待测芯片能识别到的输入高电平最小值 , 大于此数值的电压会被芯片识别为输入高电平 。

　　f) 输入低电平 VIL:利用验证过的功能测试图形 ,将 VIL设置成变量并给定初值 ,VIH 给定和 VCC相同的电压值 ,VIL 以一定的步长逐渐减小 ,多次对测试图形进行测试 , 随着 VIL减小 ,测试从失效到通过的瞬间 ,读出 VIL 的值 , 即为待测芯片能识别到的输入低电平最大值 , 小于此数值的电压会被芯片识别为输入低电平 。

　　g) 功耗电流 IDD:在测试过程中使用的测试向量应符合有关文件中规定的向量要求 。 在芯片正常传输报文情况下 ,测量经过电源管脚的电流 , 即为 IDD ;芯片进入睡眠模式 ,测量经过电源管脚的电流 , 即为 IDDQ 。

　　6. 11 交流电参数

　　6. 11. 1 目的

　　测试规定条件下器件交流电参数 。

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　　6. 11.2 测试原理图

　　交流电参数测试原理图如图 10所示 。

　　6. 11.3 测试程序

　　包括直接测试和间接测试两种测试方法 。

　　a) 直接测试方法 :利用验证过的功能测试图形 ,将待测交流参数设置成变量并给定初值 ,其他直流 、交流参数严格按照数据手册标称值给出(理想状态) ;待测交流参数以一定的步长增加或者减少 ,功能测试从失效到通过的瞬间 ,或者从通过到失效的瞬间 ,读出该变量的数值 ,为芯片正常工作情况下该参数极限值 。

　　b) 间接测试方法 :利用验证过的功能测试图形 ,按照数据手册将待测交流参数最大值和最小值分别施加到芯片 ,其他直流 、交流参数严格按照数据手册标称值给出(理想状态) ,分别进行功能测试 ,两次测试均通过 ,器件交流参数测试合格 。对于只有最大值或者最小值的交流参数 ,仅进行单边功能测试即可 。

　　11

　　GB/T 45023—2024

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 17574—1998 半导体器件 集成电路 第 2 部分 :数字集成电路

　　[2] GB/T 41588. 4—2022 道路车辆 控制器局域网(CAN) 第 4部分 : 时间触发通信

　　[3] IEC 62228-3:2019 Integrated circuits—EMC evaluation of transceivers—Part 3: CAN transceivers

　　[4] 王继国 ,吉吟东 ,孙新亚 . CAN 总线控制器 MCP2515 的原理及应用[J] . 电测与仪表 . 2004,41 (1) :52-56

　　[5] 邓 海 龙 . CAN 总 线 控 制 器 SJA1000 的 初 始 化 程 序 设 计 [J] . 南 通 纺 织 职 业 技 术 学 院 学 报2004,4(4)

　　[6] 陶知 ,陆小凤 ,候庆庆.基于 ATE 的 CAN总线控制器测试[J] . 电子元器件与信息技术 2021,8(2)

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