CAN總線錯(cuò)誤

介紹

在本系列文章中，我們將為您詳細(xì)介紹CAN總線錯(cuò)誤的相關(guān)知識(shí)，包括CAN總線錯(cuò)誤的基礎(chǔ)概念、CAN總線錯(cuò)誤的類型、CAN錯(cuò)誤幀和CAN節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤狀態(tài)，并通過實(shí)際的應(yīng)用測(cè)試生成并記錄CAN錯(cuò)誤。

什么是CAN總線錯(cuò)誤?

控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)是當(dāng)今汽車和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要標(biāo)準(zhǔn)。可靠性是CAN總線協(xié)議的核心優(yōu)勢(shì)之一，這使其成為安全關(guān)鍵應(yīng)用的理想選擇。但值得注意的是，錯(cuò)誤處理對(duì)CAN的穩(wěn)健性來說至關(guān)重要。

CAN總線錯(cuò)誤的發(fā)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(jié)點(diǎn)故障等。識(shí)別、分類和解決此類CAN錯(cuò)誤是確保整個(gè)CAN系統(tǒng)持久性能的關(guān)鍵。錯(cuò)誤處理可以識(shí)別和拒絕錯(cuò)誤的信息，使發(fā)送者能夠重新傳輸信息。此外，該過程有助于識(shí)別和斷開持續(xù)傳輸錯(cuò)誤信息的CAN節(jié)點(diǎn)。

CAN錯(cuò)誤處理如何工作?

錯(cuò)誤處理是CAN標(biāo)準(zhǔn)和每個(gè)CAN控制器的內(nèi)置部分。換句話說，每個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)都以相同的方式處理故障識(shí)別和限制。下面我們做了一個(gè)簡(jiǎn)單的說明性示例：

具體步驟示例

1CAN節(jié)點(diǎn)1將消息傳輸?shù)紺AN總線-并讀取它發(fā)送的每一位，在這樣做的過程中，它發(fā)現(xiàn)發(fā)送顯性的一位被讀取為隱性

2這是一個(gè)“位錯(cuò)誤”，節(jié)點(diǎn)1會(huì)引發(fā)一個(gè)活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志以通知其他節(jié)點(diǎn)，實(shí)際上，這意味著節(jié)點(diǎn)1將6個(gè)顯性位序列發(fā)送到總線上，反過來，6個(gè)顯性位被其他節(jié)點(diǎn)視為“位填充錯(cuò)誤”

3作為響應(yīng)，節(jié)點(diǎn)2和3同時(shí)引發(fā)活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志，此引發(fā)的錯(cuò)誤標(biāo)志序列構(gòu)成“CAN錯(cuò)誤幀”的一部分

4CAN節(jié)點(diǎn)1的發(fā)送器將其“發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器”(TEC)增加8，CAN節(jié)點(diǎn)2和3將其“接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器”(REC)增加1，CAN節(jié)點(diǎn)1自動(dòng)重新傳輸消息。結(jié)果節(jié)點(diǎn)1將其TEC減少1，節(jié)點(diǎn)2和3將其REC減少1

CAN錯(cuò)誤幀

在上述示例中，CAN節(jié)點(diǎn)“引發(fā)活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志”，從而創(chuàng)建“錯(cuò)誤幀”以響應(yīng)檢測(cè)到的CAN錯(cuò)誤。為了理解它是如何工作的，讓我們首先看一個(gè)“正常”的CAN幀(沒有錯(cuò)誤)：

請(qǐng)注意，我們突出顯示了CAN幀中的“位填充”。位填充是CAN標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)微妙但重要的部分。基本上它規(guī)定，每當(dāng)CAN節(jié)點(diǎn)發(fā)送相同邏輯電平(顯性或隱性)的五個(gè)位時(shí)，它必須發(fā)送相反電平的一個(gè)位。接收CAN節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)刪除這個(gè)額外的位。此過程有助于確保網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)同步。

根據(jù)前面的示例，當(dāng)CAN節(jié)點(diǎn)1在CAN消息傳輸期間檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，它會(huì)立即傳輸相同邏輯電平的6位序列——也稱為引發(fā)活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志。

正如前文所述，這樣的序列違反了位填充規(guī)則——也稱為“位填充錯(cuò)誤”。此外，此錯(cuò)誤對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的所有CAN節(jié)點(diǎn)都是可見的(與導(dǎo)致此錯(cuò)誤標(biāo)志出現(xiàn)的“位錯(cuò)誤”相反)。因此，錯(cuò)誤標(biāo)志的增加可以被視為一種“全局性”錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)的方式，確保通知每個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)。

請(qǐng)注意，其他CAN節(jié)點(diǎn)會(huì)將活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志視為位填充錯(cuò)誤。作為響應(yīng)，它們還會(huì)引發(fā)一個(gè)活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志。正如我們后面將解釋的，區(qū)分錯(cuò)誤標(biāo)志很重要。特別是，第一個(gè)錯(cuò)誤標(biāo)志(來自“發(fā)現(xiàn)”節(jié)點(diǎn))通常被稱為“主要”活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志，而后續(xù)“反應(yīng)”節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志被稱為“次要”活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志(s)。

CAN錯(cuò)誤幀示例

示例1

6位錯(cuò)誤標(biāo)志

在這里，所有CAN節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)現(xiàn)CAN報(bào)文中存在錯(cuò)誤并同時(shí)發(fā)出錯(cuò)誤標(biāo)志。結(jié)果是錯(cuò)誤標(biāo)志全部重疊并且顯性位的總序列總共持續(xù)6位。在這種情況下，所有CAN節(jié)點(diǎn)都將自己視為“發(fā)現(xiàn)”CAN節(jié)點(diǎn)。

同時(shí)發(fā)現(xiàn)這種類型的錯(cuò)誤幀在實(shí)踐中不太常見。但是，它可能是由于格式錯(cuò)誤(例如CRC定界符是顯性而不是隱性)或CAN發(fā)送器在寫入CRC字段期間遇到位錯(cuò)誤而發(fā)生的。

示例2

12位錯(cuò)誤標(biāo)志

在本示例中，CAN節(jié)點(diǎn)1傳輸顯性位，但將其讀取為隱性-這意味著它發(fā)現(xiàn)了位錯(cuò)誤。它立即發(fā)送6個(gè)顯性位的序列。其他節(jié)點(diǎn)僅在讀取完整的6位后才發(fā)現(xiàn)位填充錯(cuò)誤，之后它們同時(shí)提高錯(cuò)誤標(biāo)志，從而產(chǎn)生隨后的6個(gè)顯性位序列-即總共12個(gè)。

示例3

9位錯(cuò)誤標(biāo)志

在本示例中，當(dāng)CAN節(jié)點(diǎn)1發(fā)現(xiàn)位錯(cuò)誤并開始發(fā)送6個(gè)顯性位時(shí)，它已經(jīng)發(fā)送了3個(gè)顯性位序列。一旦通過主要活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志的一半，節(jié)點(diǎn)2和3識(shí)別位填充錯(cuò)誤(由于3個(gè)初始顯性位后面跟著另外3個(gè)顯性位)并開始提高它們的錯(cuò)誤標(biāo)志。結(jié)果是來自錯(cuò)誤標(biāo)志的顯性位序列變?yōu)?位長。

上述引發(fā)錯(cuò)誤標(biāo)志的邏輯反映在我們所謂的“活動(dòng)”CAN錯(cuò)誤幀中。請(qǐng)?zhí)貏e注意各個(gè)節(jié)點(diǎn)引發(fā)的次要錯(cuò)誤標(biāo)志如何相互重疊——以及主要和次要標(biāo)志也可能如何重疊。結(jié)果是來自引發(fā)錯(cuò)誤標(biāo)志的主要位序列可能是6到12位長。

該序列始終以8個(gè)隱性位序列終止，標(biāo)志著錯(cuò)誤幀的結(jié)束。實(shí)際上，活動(dòng)錯(cuò)誤幀可能在錯(cuò)誤CAN幀中的不同位置“開始”，這取決于何時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。然而，結(jié)果將是相同的：所有節(jié)點(diǎn)都丟棄錯(cuò)誤的CAN幀，發(fā)送節(jié)點(diǎn)可以嘗試重新發(fā)送失敗的消息。

被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志

如果CAN節(jié)點(diǎn)已從其默認(rèn)的“活動(dòng)”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨粍?dòng)”狀態(tài)，那么它將只能引發(fā)所謂的“被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志”。被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志是6個(gè)隱性位的序列。在這種情況下，區(qū)分由發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)引發(fā)的被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志是相關(guān)的。

示例4

發(fā)送器是被動(dòng)錯(cuò)誤

如圖所示，如果發(fā)送器(例如我們示例中的CAN節(jié)點(diǎn)1)引發(fā)被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志(例如響應(yīng)位錯(cuò)誤)，這將對(duì)應(yīng)于6個(gè)隱性位的連續(xù)序列。這又被所有CAN節(jié)點(diǎn)檢測(cè)為位填充錯(cuò)誤。假設(shè)其他CAN節(jié)點(diǎn)仍處于其錯(cuò)誤活動(dòng)狀態(tài)，它們將引發(fā)6個(gè)顯性位的活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志。換言之，無源發(fā)送器仍然可以“傳達(dá)”CAN幀是錯(cuò)誤的。

示例5

接收器是被動(dòng)錯(cuò)誤

相反，如果接收器產(chǎn)生被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志，這實(shí)際上對(duì)總線上的所有其他CAN節(jié)點(diǎn)“不可見”(因?yàn)槿魏物@性位都勝過隱性位序列)。實(shí)際上，這意味著錯(cuò)誤被動(dòng)接收器不再具有破壞其他CAN節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)膸哪芰Α?/p>

未完待續(xù)

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原文標(biāo)題：虹科干貨 | 帶你全面認(rèn)識(shí)“CAN總線錯(cuò)誤”(一)——CAN總線錯(cuò)誤與錯(cuò)誤幀

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