CAN總線(xiàn)錯誤檢測機制

　　CAN總線(xiàn)的錯誤都有哪些形式，相互之間有什么樣的關(guān)系，以及總線(xiàn)的檢測與校驗的原理是什么?

　　CAN總線(xiàn)的錯誤幀可分為位錯誤、位填充錯誤、CRC錯誤、格式錯誤、應答錯誤五大類(lèi)，每類(lèi)錯誤的具體解釋如圖8所示，此圖簡(jiǎn)潔明了的展現了各種錯誤。

　　圖8 CAN總線(xiàn)錯誤類(lèi)型

　　CAN報文傳輸過(guò)程中出現通訊錯誤，會(huì )發(fā)送錯誤幀，以上所述的錯誤幀類(lèi)型中根據其錯誤標識符不同，可分為“主動(dòng)錯誤”和“被動(dòng)錯誤”。

　　主動(dòng)錯誤：檢測錯誤主動(dòng)報錯，發(fā)出錯誤標識符(連續6個(gè)顯性位)和錯誤界定符(連續8個(gè)隱形位);目的在于“主動(dòng)”通知錯誤，即使別的節點(diǎn)沒(méi)有發(fā)現此錯誤;

　　被動(dòng)錯誤：檢測錯誤，被動(dòng)等待其他節點(diǎn)報錯后發(fā)送錯誤標識符(連續6個(gè)隱形位)和錯誤標識符(連續8個(gè)隱形位);目的在于識別錯誤，回應主動(dòng)錯誤;

　　總線(xiàn)關(guān)閉：節點(diǎn)不參與總線(xiàn)通訊;

　　為了避免某個(gè)設備因為自身原因(例如硬件損壞)導致無(wú)法正常收發(fā)數據而不斷地破壞數據幀，從而影響其他正常節點(diǎn)通訊，CAN-bus規范中規定每個(gè)CAN控制器都有一個(gè)發(fā)送錯誤計數器和一個(gè)接收錯誤計數器。根據計數值不同CAN節點(diǎn)會(huì )處于不同的設備狀態(tài)，狀態(tài)之間的轉換關(guān)系如圖9所示：

　　圖9 錯誤轉換圖

　　接收、發(fā)送錯誤計數器對應的變動(dòng)條件及數值變動(dòng)情況：

• 　　 接收單元檢測出錯誤時(shí)，檢測到錯誤標識符或過(guò)載標志的“位錯誤”除外，此時(shí)REC+1、TEC不變;

• 　　 接收單元在發(fā)送完錯誤標志后檢測到第一位為顯性電平，此時(shí)REC+8、TEC不變;

• 　　 發(fā)送單元輸出錯誤標志，此時(shí)REC不變、TEC+8;

• 　　 發(fā)送單元發(fā)送主動(dòng)錯誤標志或過(guò)載標志，檢測出位錯誤，REC不變、TEC+8;

• 　　 接收單元發(fā)送主動(dòng)錯誤標志或過(guò)載標志，檢測出位錯誤，REC+8、TEC不變;

• 　　 各單元從主動(dòng)錯誤標志、過(guò)載標志的開(kāi)始檢測出連續14個(gè)顯性位，之后每檢測出連續8個(gè)顯性位，發(fā)送時(shí)REC+8、接收時(shí)TEC+8;

• 　　 檢測出被動(dòng)錯誤標志后追加連續8個(gè)位的顯性位，發(fā)送時(shí)REC+8、接收時(shí)TEC+8;

• 　　 發(fā)送單元正常接收數據結束時(shí)(返回ACK且到幀結束位檢測到錯誤)，REC不變、TEC-1;

• 　　 接收單元正常接收數據結束時(shí)(到CRC未檢測出錯誤且正常返回ACK)，REC<127時(shí)，REC-1，REC>127時(shí)，REC=127;TEC不變;

• 　　 處于總線(xiàn)關(guān)閉的單元，檢測到128次連續11個(gè)位的隱形位，錯誤計數器歸零，REC、TEC=0;

　　CAN總線(xiàn)錯誤處理功能屬于是鏈路層功能，此功能由CAN控制器決定，如圖10所示CAN控制介紹圖，其中詳細介紹與錯誤處理有關(guān)的部分：位流處理器、位邏輯控制、錯誤管理邏輯。

• 　　 位流處理器(BSP)是一個(gè)控制發(fā)送緩沖器、接收FIFO和CAN總線(xiàn)之間數據流的程序裝置，它還執行總線(xiàn)上的錯誤檢測、仲載、總線(xiàn)填充和錯誤處理。

• 　　 位時(shí)序邏輯(BTL)監視串行的CAN總線(xiàn)和位時(shí)序，它在信息開(kāi)頭“弱勢支配”的總線(xiàn)傳輸時(shí)，同步 CAN總線(xiàn)位流(硬同步)，接收報文時(shí)再次同步下一次傳送(軟同步)。

• 　　 錯誤管理邏輯(EML)負責限制傳輸層模塊的錯誤，它接收來(lái)自位流處理器的出錯報告，然后把有關(guān)錯誤統計告訴位流處理器和接口管理邏輯(IML)。

  

　　圖10 CAN控制器

　　CAN控制器的信號從CAN收發(fā)器的TXD發(fā)送到總線(xiàn)，同時(shí)被RXD收回進(jìn)行檢測，以此達到實(shí)時(shí)的接收錯誤檢測、發(fā)送錯誤檢測與ID仲裁功能。CAN總線(xiàn)是如何保證數據傳輸可靠性的，以下介紹CAN總線(xiàn)獨有的檢測機制：位流檢測和CRC校驗;

　　位流檢測：即位檢測，如圖11所示節點(diǎn)在發(fā)送過(guò)程中，同時(shí)會(huì )監測自身發(fā)送的位數值，假如檢測到位與自身送出的位數值不同，則會(huì )提示位錯誤;

　　圖11 位檢測

　　CRC校驗：即循環(huán)冗余校驗碼是數據通訊領(lǐng)域中最常用的一種差錯校驗碼，其信息字段和校驗字段的長(cháng)度可任意選定;CRC校驗過(guò)程是通過(guò)循環(huán)計算冗余校驗碼的方式實(shí)現的，CAN控制器內部CRC的實(shí)現是基于多項式發(fā)生器和一個(gè)15位寄存器;其意義在于保證傳輸數據的正確性，未經(jīng)CRC校驗檢測出的錯誤低于10負九次方。

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　　圖12 CANscope軟件界面