CAN總線錯誤處理機制

2021-02-24 汽車ECU開發

CAN總線問題是一類比較普遍的問題，為了方便CAN總線問題的排查，對CAN總線的錯誤處理機制進行總結。

錯誤幀

當節點檢測到錯誤時，節點會向總線上發送錯誤幀，通知其他節點當前總線有錯誤。錯誤幀由錯誤標誌和錯誤界定符組成，如圖1所示。並且分為主動錯誤狀態下的錯誤幀和被動錯誤狀態下的錯誤幀。

圖1 錯誤幀

其中：

        主動錯誤狀態下錯誤幀的錯誤標誌為6位連續的顯性位。

        被動錯誤狀態下錯誤幀的錯誤標誌為6位連續的隱性位。

        錯誤界定符統一為8位連續的隱性位。

錯誤檢測

CAN總線的錯誤類型包括位錯誤、填充錯誤、格式錯誤、ACK錯誤、CRC錯誤五種，錯誤的作用域如圖2所示。其中位錯誤、格式錯誤、ACK錯誤屬於發送節點的錯誤，填充錯誤、格式錯誤、CRC錯誤屬於接收節點的錯誤。

圖2 錯誤的作用域

位錯誤

節點將發送至總線上的電平與從總線回讀的電平進行比較，如果兩者不同，例如發送的是隱性位，回讀到確是顯性位，則節點會檢測出位錯誤，如圖3所示。有以下三種例外情況不屬於位錯誤：

1.仲裁區，節點發送隱性位，回讀為顯性位，這種情況表示仲裁失敗。

2.ACK槽，節點發送隱性位，回讀為顯性位，這種情況表示當前節點發送的報文至少被一個接收節點正確接收。

3.該節點發送被動錯誤標誌位，節點向總線發送被動錯誤標誌，回讀的不是六位連續的隱性位，這種情況是由於CAN總線是線與機制，被動錯誤標誌被其他節點發送的顯性位給覆蓋，所以回讀不是6位連續的隱性位。

圖3 位錯誤

填充錯誤

在使用位填充法（CAN協議中規定，當相同極性的電平持續五位時，則添加一個極性相反的位）進行編碼的信息中，出現了6個連續相同的位電平，則檢測為填充錯誤。

ACK錯誤

節點在發送報文(數據幀或遙控幀)時，如果接收節點成功接收報文，那麼接收節點會在ACK槽對應的時間段內向總線發送一個顯性位，告知發送節點報文已正常接收，如圖4所示。當發送節點在ACK槽時間內沒有回讀到顯性位，則發送節點檢測到ACK錯誤。

圖4 ACK交互

CRC錯誤

發送節點在發送CAN報文(數據幀或遙控幀)時，會對幀起始、仲裁段、控制段、數據段（如圖5所示）進行CRC計算，並將計算的結果放置在CRC段。接收節點在接收報文時對相同的段執行相同的CRC算法，如果計算結果與CRC段的數據不同，則接收節點檢測出CRC錯誤。

圖5 CRC作用域

格式錯誤

報文中，固定形式的位場含有1個或多個非法位，包括數據幀或遙控幀的CRC界定符、ACK界定符、EOF、錯誤幀界定符、過載幀界定符，則節點檢測為格式錯誤。

錯誤通知

總線上節點的狀態機如圖6所示，節點狀態分為三種，分別是主動錯誤、被動錯誤、總線關閉。狀態跳轉依據的是TEC(發送錯誤計數器)和REC(接收錯誤計數器)的值，其中REC和TEC都小於127時為主動錯誤狀態，該狀態下節點能正常進行通信，當錯誤產生時，發送6個連續顯性位組成的主動錯誤標誌；當REC或者TEC大於127時，節點狀態跳轉至被動錯誤狀態，該狀態下節點能正常通信；當錯誤產生時，發送6個連續隱性位組成的被動錯誤標誌；當TEC達到255時，節點進入BusOff狀態，並且不能收發報文，總線上其他節點依然可以正常通信。

圖6 節點狀態機

TEC和REC計數器值的增減是根據表1規定進行的。

表1 錯誤規則

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