CAN總線錯誤

介紹

在本系列文章中，我們將為您詳細介紹CAN總線錯誤的相關知識，包括CAN總線錯誤的基礎概念、CAN總線錯誤的類型、CAN錯誤幀和CAN節點錯誤狀態，并通過實際的應用測試生成并記錄CAN錯誤。

什么是CAN總線錯誤?

控制器局域網絡(Controller Area Network, CAN)是當今汽車和工業自動化系統的重要標準。可靠性是CAN總線協議的核心優勢之一，這使其成為安全關鍵應用的理想選擇。但值得注意的是，錯誤處理對CAN的穩健性來說至關重要。

CAN總線錯誤的發生可能有多種原因，比如電纜故障、噪聲、不匹配的終端電阻、CAN節點故障等。識別、分類和解決此類CAN錯誤是確保整個CAN系統持久性能的關鍵。錯誤處理可以識別和拒絕錯誤的信息，使發送者能夠重新傳輸信息。此外，該過程有助于識別和斷開持續傳輸錯誤信息的CAN節點。

CAN錯誤處理如何工作?

錯誤處理是CAN標準和每個CAN控制器的內置部分。換句話說，每個CAN節點都以相同的方式處理故障識別和限制。下面我們做了一個簡單的說明性示例：

具體步驟示例

1CAN節點1將消息傳輸到CAN總線-并讀取它發送的每一位，在這樣做的過程中，它發現發送顯性的一位被讀取為隱性

2這是一個“位錯誤”，節點1會引發一個活動錯誤標志以通知其他節點，實際上，這意味著節點1將6個顯性位序列發送到總線上，反過來，6個顯性位被其他節點視為“位填充錯誤”

3作為響應，節點2和3同時引發活動錯誤標志，此引發的錯誤標志序列構成“CAN錯誤幀”的一部分

4CAN節點1的發送器將其“發送錯誤計數器”(TEC)增加8，CAN節點2和3將其“接收錯誤計數器”(REC)增加1，CAN節點1自動重新傳輸消息。結果節點1將其TEC減少1，節點2和3將其REC減少1

CAN錯誤幀

在上述示例中，CAN節點“引發活動錯誤標志”，從而創建“錯誤幀”以響應檢測到的CAN錯誤。為了理解它是如何工作的，讓我們首先看一個“正常”的CAN幀(沒有錯誤)：

請注意，我們突出顯示了CAN幀中的“位填充”。位填充是CAN標準的一個微妙但重要的部分。基本上它規定，每當CAN節點發送相同邏輯電平(顯性或隱性)的五個位時，它必須發送相反電平的一個位。接收CAN節點會自動刪除這個額外的位。此過程有助于確保網絡的持續同步。

根據前面的示例，當CAN節點1在CAN消息傳輸期間檢測到錯誤時，它會立即傳輸相同邏輯電平的6位序列——也稱為引發活動錯誤標志。

正如前文所述，這樣的序列違反了位填充規則——也稱為“位填充錯誤”。此外，此錯誤對網絡上的所有CAN節點都是可見的(與導致此錯誤標志出現的“位錯誤”相反)。因此，錯誤標志的增加可以被視為一種“全局性”錯誤發現的方式，確保通知每個CAN節點。

請注意，其他CAN節點會將活動錯誤標志視為位填充錯誤。作為響應，它們還會引發一個活動錯誤標志。正如我們后面將解釋的，區分錯誤標志很重要。特別是，第一個錯誤標志(來自“發現”節點)通常被稱為“主要”活動錯誤標志，而后續“反應”節點的錯誤標志被稱為“次要”活動錯誤標志(s)。

CAN錯誤幀示例

示例1

6位錯誤標志

在這里，所有CAN節點同時發現CAN報文中存在錯誤并同時發出錯誤標志。結果是錯誤標志全部重疊并且顯性位的總序列總共持續6位。在這種情況下，所有CAN節點都將自己視為“發現”CAN節點。

同時發現這種類型的錯誤幀在實踐中不太常見。但是，它可能是由于格式錯誤(例如CRC定界符是顯性而不是隱性)或CAN發送器在寫入CRC字段期間遇到位錯誤而發生的。

示例2

12位錯誤標志

在本示例中，CAN節點1傳輸顯性位，但將其讀取為隱性-這意味著它發現了位錯誤。它立即發送6個顯性位的序列。其他節點僅在讀取完整的6位后才發現位填充錯誤，之后它們同時提高錯誤標志，從而產生隨后的6個顯性位序列-即總共12個。

示例3

9位錯誤標志

在本示例中，當CAN節點1發現位錯誤并開始發送6個顯性位時，它已經發送了3個顯性位序列。一旦通過主要活動錯誤標志的一半，節點2和3識別位填充錯誤(由于3個初始顯性位后面跟著另外3個顯性位)并開始提高它們的錯誤標志。結果是來自錯誤標志的顯性位序列變為9位長。

上述引發錯誤標志的邏輯反映在我們所謂的“活動”CAN錯誤幀中。請特別注意各個節點引發的次要錯誤標志如何相互重疊——以及主要和次要標志也可能如何重疊。結果是來自引發錯誤標志的主要位序列可能是6到12位長。

該序列始終以8個隱性位序列終止，標志著錯誤幀的結束。實際上，活動錯誤幀可能在錯誤CAN幀中的不同位置“開始”，這取決于何時發現錯誤。然而，結果將是相同的：所有節點都丟棄錯誤的CAN幀，發送節點可以嘗試重新發送失敗的消息。

被動錯誤標志

如果CAN節點已從其默認的“活動”狀態轉變為“被動”狀態，那么它將只能引發所謂的“被動錯誤標志”。被動錯誤標志是6個隱性位的序列。在這種情況下，區分由發送節點和接收節點引發的被動錯誤標志是相關的。

示例4

發送器是被動錯誤

如圖所示，如果發送器(例如我們示例中的CAN節點1)引發被動錯誤標志(例如響應位錯誤)，這將對應于6個隱性位的連續序列。這又被所有CAN節點檢測為位填充錯誤。假設其他CAN節點仍處于其錯誤活動狀態，它們將引發6個顯性位的活動錯誤標志。換言之，無源發送器仍然可以“傳達”CAN幀是錯誤的。

示例5

接收器是被動錯誤

相反，如果接收器產生被動錯誤標志，這實際上對總線上的所有其他CAN節點“不可見”(因為任何顯性位都勝過隱性位序列)。實際上，這意味著錯誤被動接收器不再具有破壞其他CAN節點傳輸的幀的能力。

未完待續

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原文標題：虹科干貨 | 帶你全面認識“CAN總線錯誤”(一)——CAN總線錯誤與錯誤幀

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