【CAN總線知識】一文讀懂CAN通訊錯誤幀

CAN總線通信技術廣泛應用于多個行業(yè)，是每個總線設計工程師必學的一個通訊網(wǎng)絡。然而，對于CAN通信中的錯誤幀，許多人僅停留在表面了解，缺乏深入理解，這導致許多工程師在面對總線通信故障時感到無從下手。

錯誤標定

檢測到錯誤條件的站通過發(fā)送錯誤標志指示錯誤。對于“錯誤主動”的節(jié)點，錯誤信息為“主動錯誤標志”，對于“錯誤被動”的節(jié)點，錯誤信息為“被動錯誤標志”。站檢測到無論是位錯誤、填充錯誤、形式錯誤，還是應答錯誤，這個站會在下一位時發(fā)出錯誤標志信息。

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

圖1 CRC錯誤幀

? 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：“錯誤主動”、“錯誤被動”、“總線關閉”。

“錯誤主動”的單元可以正常地參與總線通訊并在錯誤被檢測到時發(fā)出主動錯誤標志。

“錯誤被動”的單元不允許發(fā)送主動錯誤標志。“錯誤被動”的單元參與總線通訊，在錯誤被檢測到時只發(fā)出被動錯誤標志。而且，發(fā)送以后，“錯誤被動”單元將在初始化下一個發(fā)送之前處于等待狀態(tài)。（見“掛起發(fā)送”）“總線關閉”的單元不允許在總線上有任何的影響（比如，關閉輸出驅動器）。

三個轉態(tài)的轉換方式如圖2所示：

圖2 CAN狀態(tài)轉換圖

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

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

1、當接收器檢測到一個錯誤，接收錯誤計數(shù)就加1。在發(fā)送主動錯誤標志或過載標志期間所檢測到的錯誤為位錯誤時，接收錯誤計數(shù)器值不加1。

2、當錯誤標志發(fā)送以后，接收器檢測到的第一個位為“顯性”時，接收錯誤計數(shù)值加8。

3、當發(fā)送器發(fā)送一錯誤標志時，發(fā)送錯誤計數(shù)器值加8。

例外情況1：發(fā)送器為“錯誤被動”，并檢測到一應答錯誤（注：此應答錯誤由檢測不到一“顯性”ACK 以及當發(fā)送被動錯誤標志時檢測不到一“顯性”位而引起）。

例外情況2：發(fā)送器因為填充錯誤而發(fā)送錯誤標志（注：此填充錯誤發(fā)生于仲裁期間。引起填充錯誤是由于：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，發(fā)送錯誤計數(shù)器值不改變。

4、發(fā)送主動錯誤標志或過載標志時，如果發(fā)送器檢測到位錯誤，則發(fā)送錯誤計數(shù)器值加8。

5、當發(fā)送主動錯誤標志或過載標志時，如果接受器檢測到位錯誤（位錯誤），則接收錯誤計數(shù)器值加8。

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

當檢測到第14個連續(xù)的“顯性”位后；

在檢測到第8個跟隨著被動錯誤標志的連續(xù)的“顯性”位以后；

在每一附加的8個連續(xù)“顯性”位順序之后。

7、報文成功傳送后（得到ACK及直到幀末尾結束沒有錯誤），發(fā)送錯誤計數(shù)器值減1，除非已經(jīng)是0。

8、如果接收錯誤計數(shù)值介于1和127之間，在成功地接收到報文后（直到應答間隙接收沒有錯誤，及成功地發(fā)送了ACK位），接收錯誤計數(shù)器值減1。如果接收錯誤計數(shù)器值是0，則它保持0，如果大于127，則它會設置一個介于119到127之間值。

9、當發(fā)送錯誤計數(shù)器值等于或超過128時，或當接收錯誤計數(shù)器值等于或超過128時，節(jié)點為“錯誤被動”。讓節(jié)點成為“錯誤被動”的錯誤條件致使節(jié)點發(fā)出主動錯誤標志。

10、當發(fā)送錯誤計數(shù)器值大于或等于256時，節(jié)點為“總線關閉”。

11、當發(fā)送錯誤計數(shù)器值和接收錯誤計數(shù)器值都小于或等于127時，“錯誤被動”的節(jié)點重新變?yōu)椤板e誤主動”。

12、在總線監(jiān)視到128次出現(xiàn)11個連續(xù)“隱性”位之后，“總線關閉”的節(jié)點可以變成“錯誤主動”（不再是“總線關閉”），它的錯誤計數(shù)值也被設置為0。

備注1：

一個大約大于96的錯誤計數(shù)值顯示總線被嚴重干擾。最好能夠預先采取措施測試這個條件。

備注2：

起動/睡眠：如果起動期間內(nèi)只有1個節(jié)點在線，以及如果這個節(jié)點發(fā)送一些報文，則將不會有應答，并檢測到錯誤和重復報文。由此，節(jié)點會變?yōu)椤板e誤被動”，而不是“總線關閉”。