A simple intro to CAN errors

CAN總線錯誤

介

紹

在本系列文章中，我們將為您詳細介紹CAN總線錯誤的相關知識，包括CAN總線錯誤的基礎概念、CAN總線錯誤的類型、CAN錯誤幀和CAN節點錯誤狀態，并通過實際的應用測試生成并記錄CAN錯誤。

在之前發布的文章中，我們介紹了CAN錯誤和錯誤處理的理論基礎，而在本篇文章中，我們將在實踐中生成和記錄錯誤。測試過程中將使用到虹科的CANedge數據記錄儀和PCAN-USB設備。

測試1

沒有CAN總線錯誤

為了便于對照，我們設置了沒有CAN總線錯誤的測試：一個 CANedge2 的“發送器”將數據發送到另一個 CANedge2 的“接收器”，并且兩者都能夠記錄CAN總線錯誤。

測試2

移除CAN總線終端電阻

在這個測試中，我們在日志會話過程中移除了 CAN 終端電阻。這可以有效地將位電平設置為顯性。同時，CANedge2發送器立即開始記錄位錯誤（當它嘗試發送隱性位但讀取顯性位時會發生這種情況）。CANedge2 接收器在檢測到 6 個連續顯性位時記錄位填充錯誤。記錄這些錯誤，直到再次添加終止。

在記錄來自車輛、機器等的數據時，缺少終端電阻似乎并沒有影響，但是，在使用“測試臺”設置時，這個問題非常常見，并可能導致混淆，因為它難以與非活動CAN總線區分開來。因此，在CANedge數據記錄儀上啟用錯誤幀記錄幀對于故障排除而言是十分有效的。

發送器位填充錯誤

接收器位填充錯誤

測試3

設置錯誤的波特率

在這個測試中，我們將CANedge接收器節點配置為具有492.872K波特率，而發送器的波特率為500K，這是一個相當大的差異，并導致發送器的ACK錯誤和接收器的位填充錯誤。在更現實的場景中，各個節點的波特率配置的較小差異可能會導致間歇性錯誤幀，從而導致消息丟失。

這個例子比較極端，然而，在實踐中，我們有時會看到使用標準比特率（250K、500K、……）的CAN總線，但其特定的位時序設置與通常推薦的設置不同。這不會導致通信完全關閉，但會導致幾個百分比的周期性幀丟失。為了解決這個問題，可以在CANedge配置中構建一個“預定義比特率”，本質上是設置位時序以更好地匹配正在記錄的CAN總線。

發送器ACK錯誤

接收器位填充錯誤

測試4

移除應答CAN節點

在本次測試中，我們使用了三個配置如下的 CANedge 單元：

CANedge1：配置為應答數據

CANedge2 A：配置為“靜默模式”（無確認）

CANedge2 B：配置為每 500ms 傳輸一個 CAN 幀

在默認設置中，數據由 CANedge2 B 傳輸到 CAN 總線上并無錯誤記錄。但是，如果我們從總線上移除 CANedge1，則不再有任何 CAN 節點來確認發送器發送的幀。結果，發送器檢測到ACK 錯誤。作為響應，它增加其發送錯誤計數器并在 CAN 總線上產生活動錯誤標志。這些又由 CANedge2 A（它靜默監控總線）記錄為格式錯誤。

CANedge之所以會記錄格式錯誤，是因為發送器在識別出ACK時隙中缺少顯性位時將其提高，一旦接收器在隨后的EOF字段中觀察到顯性位（本該是隱性的），就會檢測到格式錯誤。

很明顯，當TEC從0增加到16x8=128時，發送器會廣播16個主動錯誤標志。發送器現在已超過TEC的閾值127并進入被動錯誤模式。因此，發送器仍然會遇到ACK錯誤，但現在只會引發被動錯誤標志（接收器不可見）。在這一點上，發送器不斷嘗試發送相同的幀，并且接收器不斷記錄這個重傳序列。

這種類型的錯誤是我們在技術支持中經常遇到的錯誤。具體來說，用戶會嘗試使用我們的CAN記錄器來記錄來自單個CAN節點的數據（例如從CANmod傳感器到CAN模塊），如果他們決定在這樣的安裝中啟用CANedge上的“靜默模式”，則沒有CAN節點將確認單個CAN節點廣播數據，這樣得到的結果大概率將是空日志文件，或充滿相同CAN幀重傳的日志文件。

發送器ACK錯誤

接收器格式錯誤

測試5

CAN幀沖突（無重傳）

設置CAN總線時，避免CAN ID重復是關鍵，否則可能會導致幀沖突，因為兩個CAN節點可能都認為他們已經贏得了仲裁，并同時開始傳輸它們的幀。

為了模擬這一點，我們使用與測試4相同的設置。此外，我們連接了一個PCAN-USB設備作為輔助發送器。CANedge2發送器現在配置為每10ms輸出一個CAN ID為1且有效負載為8個0xFF字節的CAN幀。此外，我們將CANedge2配置為禁用因錯誤中斷的幀的重新傳輸。PCAN-USB每2ms輸出一個相同的CAN幀，有效載荷的第一個字節更改為0xFE。PCAN設備已啟用重傳。

這種設置會迅速產生幀沖突，從而導致CANedge和PCAN發送器檢測到位錯誤。作為對此的響應，兩者都會引發一個活動錯誤標志，CANedge接收器將其檢測為位填充錯誤。PCAN設備立即嘗試重新傳輸并成功，而CANedge等待進一步傳輸，直到要發送下一個消息。

這種類型的錯誤當然不應該發生在例如汽車中，因為設計和測試過程將確保所有 CAN 節點通過全球唯一的 CAN 標識符進行通信。但是，如果您安裝第 3 方設備（例如傳感器到 CAN 模塊）以將數據注入現有 CAN 總線，則很容易出現此問題。如果您不確保外部 CAN 節點的 CAN ID 的全局唯一性，您可能會導致幀沖突，從而導致 CAN 總線上的錯誤。如果您的外部 CAN 節點廣播具有高優先級 CAN ID 的數據，這一點尤其重要，因為您可能會影響安全關鍵 CAN 節點。

PCAN發送器錯誤

CANedge發送器位錯誤

CANedge接收器位填充錯誤

測試6

CAN幀沖突（包括重傳）

在這個測試中，我們使用與之前相同的設置，但在CANedge2發送器上啟用重傳。在這種情況下，幀沖突會導致一系列后續幀沖突，因為CANedge2和PCAN-USB設備都試圖重新傳輸其中斷的消息。

由于產生的位錯誤，兩者都會引發總共16個活動錯誤標志，它們被靜默CANedge2接收器檢測為位填充錯誤。然后兩個發送器進入錯誤被動模式并停止產生主動錯誤標志，這意味著它們都不能破壞總線上的CAN幀。結果，其中一個發送器將成功傳輸完整的消息，從而結束重傳，并使兩個設備都能恢復傳輸。但是，這僅持續幾秒鐘，然后發生另一次碰撞。

沖突處理是一個很好的例子，說明CAN錯誤處理在“關閉”潛在有問題的序列和使CAN節點能夠恢復通信方面很有效。如果發生幀沖突，很可能兩個CAN節點都將設置為嘗試重傳，如果不是錯誤處理和限制，則將導致阻塞。

CAN/LIN數據與錯誤記錄器

虹科CANedge1讓您可以輕松地將數據從2xCAN/LIN總線記錄到8-32GB的SD卡中，并支持記錄CAN/LIN錯誤。只需將其連接到汽車或卡車即可開始記錄-并通過免費軟件/API解碼數據。此外，升級版CANedge2添加了WiFi功能，讓您可以將數據自動傳輸到您自己的服務器，并通過無線方式更新設備。

CAN錯誤幀記錄示例

1. OEM原型車中的CAN總線診斷

汽車OEM可能需要在后期原型測試期間在現場記錄CAN錯誤幀。通過部署CANedge，OEM工程團隊將能夠根據實際CAN信號（速度、RPM、溫度）以及與原型系統中較低層CAN通信相關的問題進行故障排除。如果感興趣的問題是間歇性的，例如每月只發生一次或兩次，這一點尤其重要。在這種情況下，CAN總線接口不太適合，因為擁有成本效益高的設備以實現可擴展部署以更快地進行故障排除變得越來越重要。

虹科車輛網絡團隊在車用CAN總線方面有著十分豐富的技術積累，歡迎通過[email protected]聯系虹科車輛網絡團隊。

2. 遠程排除機器中的CAN錯誤

OEM或售后市場用戶可能需要在他們的機器中捕獲罕見的CAN錯誤事件。為此，他們部署了一個CANedge2來記錄CAN數據和相關的錯誤幀，并通過WiFi自動將數據上傳到他們自己的云服務器。在這里，錯誤會被自動識別，并向工程團隊發送警報，以便立即診斷和解決問題。

虹科工業控制團隊在CAN總線等工業通訊協議方面有著十分豐富的技術積累，歡迎通過[email protected]聯系虹科工業控制團隊。