【CAN總線知識】一文讀懂CAN通訊錯(cuò)誤幀

CAN總線通信技術(shù)廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，是每個(gè)總線設(shè)計(jì)工程師必學(xué)的一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)。然而，對于CAN通信中的錯(cuò)誤幀，許多人僅停留在表面了解，缺乏深入理解，這導(dǎo)致許多工程師在面對總線通信故障時(shí)感到無從下手。

錯(cuò)誤標(biāo)定

檢測到錯(cuò)誤條件的站通過發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)志指示錯(cuò)誤。對于“錯(cuò)誤主動”的節(jié)點(diǎn)，錯(cuò)誤信息為“主動錯(cuò)誤標(biāo)志”，對于“錯(cuò)誤被動”的節(jié)點(diǎn)，錯(cuò)誤信息為“被動錯(cuò)誤標(biāo)志”。站檢測到無論是位錯(cuò)誤、填充錯(cuò)誤、形式錯(cuò)誤，還是應(yīng)答錯(cuò)誤，這個(gè)站會在下一位時(shí)發(fā)出錯(cuò)誤標(biāo)志信息。

只要檢測到的錯(cuò)誤的條件是CRC錯(cuò)誤，錯(cuò)誤標(biāo)志的發(fā)送開始于ACK界定符之后的位（其他的錯(cuò)誤條件除外）。如圖1所示：

圖1 CRC錯(cuò)誤幀

? 故障界定

至于故障界定，單元的狀態(tài)可能為以下三種之一：“錯(cuò)誤主動”、“錯(cuò)誤被動”、“總線關(guān)閉”。

“錯(cuò)誤主動”的單元可以正常地參與總線通訊并在錯(cuò)誤被檢測到時(shí)發(fā)出主動錯(cuò)誤標(biāo)志。

“錯(cuò)誤被動”的單元不允許發(fā)送主動錯(cuò)誤標(biāo)志?！板e(cuò)誤被動”的單元參與總線通訊，在錯(cuò)誤被檢測到時(shí)只發(fā)出被動錯(cuò)誤標(biāo)志。而且，發(fā)送以后，“錯(cuò)誤被動”單元將在初始化下一個(gè)發(fā)送之前處于等待狀態(tài)。（見“掛起發(fā)送”）“總線關(guān)閉”的單元不允許在總線上有任何的影響（比如，關(guān)閉輸出驅(qū)動器）。

三個(gè)轉(zhuǎn)態(tài)的轉(zhuǎn)換方式如圖2所示：

圖2 CAN狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

在每一總線單元里使用兩種計(jì)數(shù)以便故障界定：?發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)、?接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。

這些計(jì)數(shù)按以下規(guī)則改變（注意，在給定的報(bào)文發(fā)送期間，可能要用到的規(guī)則不只一個(gè)）：

1、當(dāng)接收器檢測到一個(gè)錯(cuò)誤，接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)就加1。在發(fā)送主動錯(cuò)誤標(biāo)志或過載標(biāo)志期間所檢測到的錯(cuò)誤為位錯(cuò)誤時(shí)，接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值不加1。

2、當(dāng)錯(cuò)誤標(biāo)志發(fā)送以后，接收器檢測到的第一個(gè)位為“顯性”時(shí)，接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)值加8。

3、當(dāng)發(fā)送器發(fā)送一錯(cuò)誤標(biāo)志時(shí)，發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值加8。

例外情況1：發(fā)送器為“錯(cuò)誤被動”，并檢測到一應(yīng)答錯(cuò)誤（注：此應(yīng)答錯(cuò)誤由檢測不到一“顯性”ACK 以及當(dāng)發(fā)送被動錯(cuò)誤標(biāo)志時(shí)檢測不到一“顯性”位而引起）。

例外情況2：發(fā)送器因?yàn)樘畛溴e(cuò)誤而發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)志（注：此填充錯(cuò)誤發(fā)生于仲裁期間。引起填充錯(cuò)誤是由于：填充位〈填充位〉位于RTR位之前，并已作為“隱性”發(fā)送，但是卻被監(jiān)視為“顯性”）。

例外情況1和例外情況2時(shí)，發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值不改變。

4、發(fā)送主動錯(cuò)誤標(biāo)志或過載標(biāo)志時(shí)，如果發(fā)送器檢測到位錯(cuò)誤，則發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值加8。

5、當(dāng)發(fā)送主動錯(cuò)誤標(biāo)志或過載標(biāo)志時(shí)，如果接受器檢測到位錯(cuò)誤（位錯(cuò)誤），則接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值加8。

6、在發(fā)送主動錯(cuò)誤標(biāo)志、被動錯(cuò)誤標(biāo)志或過載標(biāo)志以后，任何節(jié)點(diǎn)最多容許7個(gè)連續(xù)的 “顯性”位。以下的情況，每一發(fā)送器將它們的發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)值加8，及每一接收器的接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)值加8：

當(dāng)檢測到第14個(gè)連續(xù)的“顯性”位后；

在檢測到第8個(gè)跟隨著被動錯(cuò)誤標(biāo)志的連續(xù)的“顯性”位以后；

在每一附加的8個(gè)連續(xù)“顯性”位順序之后。

7、報(bào)文成功傳送后（得到ACK及直到幀末尾結(jié)束沒有錯(cuò)誤），發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值減1，除非已經(jīng)是0。

8、如果接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)值介于1和127之間，在成功地接收到報(bào)文后（直到應(yīng)答間隙接收沒有錯(cuò)誤，及成功地發(fā)送了ACK位），接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值減1。如果接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值是0，則它保持0，如果大于127，則它會設(shè)置一個(gè)介于119到127之間值。

9、當(dāng)發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值等于或超過128時(shí)，或當(dāng)接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值等于或超過128時(shí)，節(jié)點(diǎn)為“錯(cuò)誤被動”。讓節(jié)點(diǎn)成為“錯(cuò)誤被動”的錯(cuò)誤條件致使節(jié)點(diǎn)發(fā)出主動錯(cuò)誤標(biāo)志。

10、當(dāng)發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值大于或等于256時(shí)，節(jié)點(diǎn)為“總線關(guān)閉”。

11、當(dāng)發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值都小于或等于127時(shí)，“錯(cuò)誤被動”的節(jié)點(diǎn)重新變?yōu)椤板e(cuò)誤主動”。

12、在總線監(jiān)視到128次出現(xiàn)11個(gè)連續(xù)“隱性”位之后，“總線關(guān)閉”的節(jié)點(diǎn)可以變成“錯(cuò)誤主動”（不再是“總線關(guān)閉”），它的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)值也被設(shè)置為0。

備注1：

一個(gè)大約大于96的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)值顯示總線被嚴(yán)重干擾。最好能夠預(yù)先采取措施測試這個(gè)條件。

備注2：

起動/睡眠：如果起動期間內(nèi)只有1個(gè)節(jié)點(diǎn)在線，以及如果這個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一些報(bào)文，則將不會有應(yīng)答，并檢測到錯(cuò)誤和重復(fù)報(bào)文。由此，節(jié)點(diǎn)會變?yōu)椤板e(cuò)誤被動”，而不是“總線關(guān)閉”。