1 CAN總線錯誤類型

為了防止故障節(jié)點干擾甚至阻塞整個CAN網絡系統(tǒng)，CAN協議實現了復雜的故障限制機制。為了保證通信的正常，CAN 2.0 總線協議總線中各節(jié)點需要采取以下措施進行錯誤檢測：

• 監(jiān)視（對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進行比較）
• 循環(huán)冗余檢查
• 位填充
• 報文格式檢查

CAN協議具有檢測錯誤的能力。但是如果發(fā)生錯誤，它無法糾正錯誤。因此，如果發(fā)生錯誤，檢測到的節(jié)點或ECU將向CAN網絡發(fā)送錯誤幀。與之相對應的CAN 2.0 總線協議定義參與通信的CAN節(jié)點錯誤類型如下：

• 位錯誤(Bit Error) 發(fā)送的位值和總線監(jiān)視的位值不相符合時，檢測到一個位錯誤(除仲裁場、應答場外)；

• 填充錯誤(Stuff Error)

如果在使用位填充編碼的位流中，出現了第六個連續(xù)相同的位電平，將檢測到一個位填充錯誤；

• 形式錯誤 (Form Error)

當一個固定形式的位場含有一個或多個非法位時，將檢測到一個形式錯誤；

• 應答錯誤 (Acknowledgment Error)

在應答間隙（ACK SLOT）所監(jiān)視的位不為“顯性”，則會檢測到一個應答錯誤；

• CRC 錯誤(CRC Error)

如果接收器的CRC結果和發(fā)送器的CRC結果不同，將檢測到一個CRC錯誤。

2 CAN總線錯誤處理機制

每個CAN控制器都有自己的CAN總線錯誤處理程序。為了處理這個問題，每個CAN控制器有兩個計數器寄存器（0 – 255），即：發(fā)送錯誤計數器 （TEC） 和接收錯誤計數器 （REC） 。如果5個錯誤中發(fā)生任何一個發(fā)生錯誤，它將根據錯誤類型增加 TEC 或 REC。Tips：一個特例：如果CAN總線上只有一個節(jié)點，該節(jié)點發(fā)送數據幀后得不到響應(ACK)，其發(fā)送計數器TEC最大只能計到128，即該節(jié)點只能進入錯誤被動狀態(tài)，而不會進入總線關閉狀態(tài)，這就是為什么當您沒有將任何設備連接到網絡時，您的ECU將持續(xù)發(fā)送幀，但不會檢測到總線關閉并保持錯誤被動狀態(tài)。

錯誤計數器的遞增和遞減操作是不對稱的。在成功傳輸或接收消息時，如果相應的錯誤計數器未為零，則相應的錯誤計數器將遞減。在傳輸或接收錯誤的情況下，計數器將遞增，但遞增值大于遞減值。具體錯誤限制管理規(guī)則如下：

a) 當接收器檢測到錯誤時，接收錯誤計數器REC+ 1。例外：發(fā)送活動錯誤標志、過載標志期間的位錯誤。

b) 當接收器在發(fā)送錯誤標志后檢測到顯性位作為第一位時，接收錯誤計數器REC+8。

c) 當發(fā)送器發(fā)送錯誤標志時，發(fā)送錯誤計數器REC+8。

d) 如果發(fā)送器在發(fā)送活動錯誤標志或過載標志時檢測到位錯誤，則發(fā)送錯誤計數器TEC+8。

e) 如果接收器在發(fā)送活動錯誤標志或過載標志時檢測到位錯誤，則接收錯誤計數器TEC+8。

f) 在發(fā)送活動錯誤標志、被動錯誤標志或過載標志后，任何節(jié)點都應容忍最多7 個連續(xù)顯性位。在檢測到第14個連續(xù)顯性位后（在活動錯誤標志或過載標志的情況下）或在被動錯誤標志后檢測到第 8 個連續(xù)顯性位之后，并且每當在出現額外的8個連續(xù)顯性位序列之后，REC和TEC都需要+8。

g) 成功傳輸一個幀后（收到 ACK 并且沒有檢測到錯誤，直到 EOF 被檢測到完成），傳輸錯誤計數器應減1，直到為0。

h) 成功接收一個幀后（接收到 ACK 時隙沒有錯誤并且成功ACK 位的發(fā)送），接收錯誤計數器應減 1，如果它介于1和127。如果接收錯誤計數器為0，則應保持為零 (0)，如果它大于127，則應將其設置為介于119和127。

3 什么是CAN協議中的故障限制

故障限制是一種檢查機制，可以區(qū)分短時干擾（例如電纜的噪聲耦合到傳輸介質）和永久性故障（例如，節(jié)點發(fā)生故障并干擾總線）. CAN通信節(jié)點的狀態(tài)分為暫時錯誤(Error active和Error Passive)和永久性故障(Bus Off)；

1. 永久性故障節(jié)點自動脫離總線，防止網絡鎖定；Bus Off恢復需要滿足于以下兩個條件：

• 在bus off發(fā)生后，總線上已經檢測到了128次11個連續(xù)的隱性位(邏輯'1')；

• 用戶程序請求恢復，通常MCU中的CAN控制器都可以支持自動恢復和手動恢復兩種方式。CAN總線的bus off恢復需要滿足整車的網絡管理規(guī)范。

2. 處于暫時錯誤(Error active和Error Passive)狀態(tài)的CAN 2.0總線節(jié)點，其狀態(tài)可以根據其發(fā)送錯誤計數器(TEC)和接收錯誤計數器(REC)值的變化，自動切換，而進入永久性故障(Bus Off))狀態(tài)的節(jié)點，必須進入重新初始化才能恢復：

因此，節(jié)點可能處于以下三種可能的錯誤狀態(tài)之一：

錯誤活動狀態(tài)。錯誤被動狀態(tài)。錯誤總線關閉狀態(tài)。

1. CAN協議中的錯誤主動狀態(tài)

當CAN設備通電時，它以錯誤活動狀態(tài)啟動。處于錯誤活動狀態(tài)的設備通?？梢詤⑴cCAN通信。它還會在檢測到錯誤時傳輸主動錯誤標志。此主動錯誤標志（表示主導 0 位序列）會導致當前幀傳輸中止，從而導致同一消息的后續(xù)重新傳輸。

其中兩個錯誤計數器（TEC 和 REC）在錯誤活動狀態(tài)下都小于 128。它完全參與總線通信，并通過傳輸活動錯誤幀來發(fā)出錯誤信號。這包括 6 個主導位的序列，后跟 8 個隱性位，所有其他節(jié)點都使用適當的錯誤標志進行響應，以響應違反位填充規(guī)則。

2. CAN協議中的錯誤被動狀態(tài)

如果發(fā)送錯誤計數器或接收錯誤計數器大于127，CAN設備將進入錯誤被動狀態(tài)。處于錯誤被動狀態(tài)的設備仍然可以參與通信，但在檢測到任何錯誤時會傳輸被動錯誤標志。此被動錯誤標志（隱性 1 位序列）通常不會中止其他設備（如錯誤主動幀）傳輸的幀。

此外，錯誤被動節(jié)點必須在消息傳輸后等待額外的時間（Suspend Transmission Field，ITM后的 8 個隱性位），然后才能啟動新數據。

3. CAN協議中的總線關閉狀態(tài)

如果CAN控制器的發(fā)送誤差計數器超過255，則進入總線關閉狀態(tài)。它與總線斷開連接（使用內部邏輯），不再參與總線活動。簡單地說，我們可以說物理上與總線連接和邏輯上斷開連接。為了重新連接協議控制器，必須執(zhí)行Bus Off recovery sequence。這通常涉及主機系統(tǒng)對CAN控制器的重新初始化和配置，之后它將等待（128 * 11）隱性位時間，然后再開始通信。