帶休眠國產(chǎn)CAN收發(fā)器SIT1043Q網(wǎng)絡(luò )故障診斷原理及應用

CAN總線(xiàn)學(xué)名控制器局域網(wǎng)，本身就是為了控制汽車(chē)而開(kāi)發(fā)的。因為其數據傳輸速度快抗干擾能力強，目前已經(jīng)成為了最為主流的汽車(chē)總線(xiàn)。對于汽車(chē)來(lái)說(shuō)，CAN總線(xiàn)就是它的神經(jīng)系統。這個(gè)系統一般由很多ECU節點(diǎn)組成的控制單元，每個(gè)ECU節點(diǎn)都有自己的故障檢測功能，基本上每個(gè)ECU都有一塊EEPROM，用來(lái)存儲自身故障信息，然后還會(huì )上傳到網(wǎng)關(guān)的EEPROM，并以診斷故障碼（Diagnose trouble code）的形式存儲。車(chē)載CAN網(wǎng)絡(luò )診斷系統框圖如圖1所示，為保障車(chē)輛行車(chē)安全，ECU應當能夠進(jìn)行故障自檢，DTC(Diagnostic Trouble Code 診斷故障代碼)為不同故障所對應的“數字碼”，當汽車(chē)神經(jīng)系統產(chǎn)生故障后，利用診斷儀可以讀取出DTC，從而可以判斷具體的故障，幫助問(wèn)題排查，及時(shí)鎖定故障點(diǎn)，并準確的排查出對應故障點(diǎn)的問(wèn)題并予以解決，保護生命及交通安全。鑒于以上功能需求，芯力特電子開(kāi)發(fā)的第三代國產(chǎn)SIT1043Q CAN收發(fā)器在實(shí)現自身低功耗的同時(shí)，也具有網(wǎng)絡(luò )故障診斷功能，下面一起來(lái)看看SIT1043Q網(wǎng)絡(luò )故障診斷實(shí)現原理。

圖1：車(chē)載CAN網(wǎng)絡(luò )診斷系統框圖

一、SIT1043Q CAN收發(fā)器網(wǎng)絡(luò )故障診斷原理

在CAN控制網(wǎng)絡(luò )ECU節點(diǎn)通信中包含軟件故障與硬件故障，其中軟件故障包含以下五種錯誤：CRC校驗錯誤，幀格式錯誤，ACK響應錯誤，位發(fā)生錯誤，位填充錯誤。對于本地硬件故障診斷主要有：

① 發(fā)送數據(TXD)顯性超時(shí)功能與診斷

② TXD至RXD短路處理程序與診斷

③ 熱保護與診斷

④ VCC、VIO和VBAT引腳欠壓檢測與回復

⑤ 總線(xiàn)線(xiàn)路短路診斷

⑥ 總線(xiàn)顯性鉗位診斷

⑦ 冷啟動(dòng)診斷(首次電池/電源連接)

⑧ 本地喚醒與喚醒診斷

⑨ 總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與本地網(wǎng)絡(luò )通信診斷

⑩ 系統掉電休眠模式診斷

SIT1043Q CAN收發(fā)器有5種工作模式，分別是:正常模式，靜音模式，待機模式，進(jìn)入睡眠模式，睡眠模式。在一定模式下SIT1043Q內部可通過(guò)一系列標志信號來(lái)指示故障，并通過(guò)芯片的外部引腳電平反饋當前故障原因。主控制器MCU可通過(guò)一些模式切換以及收發(fā)器芯片ERRN與RXD引腳的指示來(lái)判斷系統內部工作狀態(tài)或者故障出現的原因。為了更好的理解，附錄SIT1043Q的內部系統框圖與封裝引腳功能圖如下圖2所示。

圖2：SIT1043Q的內部系統框圖與封裝引腳功能圖

SIT1043Q使用7個(gè)內部標志來(lái)實(shí)現故障安全的回退模式控制和系統診斷。主控制器可以通過(guò)引腳ERR_N輪詢(xún)其中的五個(gè)標志，功能標志執行操作如下表1所示。

表1：SIT1043Q標志位及其對應功能表

二、SIT1043Q CAN收發(fā)器網(wǎng)絡(luò )診斷典型應用

在車(chē)載CAN網(wǎng)絡(luò )系統中，ECU節點(diǎn)為了能夠獲得當前CAN網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)，更多的需要軟件處理配置，結合芯片運行模式及對應輸出引腳電平，實(shí)現準確可靠的故障分析及判斷，達到對CAN網(wǎng)絡(luò )診斷，并在ECU系統中記錄當前網(wǎng)絡(luò )故障狀態(tài)。圖3為處理通信故障的軟件流程圖，通過(guò)軟件處理判斷以此實(shí)現CAN通信故障診斷應用。

ECU節點(diǎn)上電啟動(dòng)后SIT1043Q進(jìn)入正常模式，在正常模式下MCU微控制器通過(guò)讀取引腳ERRN電平，來(lái)進(jìn)行總線(xiàn)故障診斷。如果獲取到ERRN=0，則通信故障是由總線(xiàn)故障引起，MCU控制器置位總線(xiàn)故障通信失敗錯誤標志。如果獲取到ERRN=1，則控制器復位總線(xiàn)故障通信失敗錯誤標志。這時(shí)如果MCU控制器強制SIT1043Q進(jìn)入到靜音模式，在靜音模式下，如果控制器獲取到ERRN=0，則可以診斷位本地故障。如果進(jìn)一步獲取本地故障的哪一個(gè)類(lèi)別（比如TXD顯性超時(shí)或總線(xiàn)顯性超時(shí)），可以由控制器操作RXD=0&TXD=1或者RXD=1進(jìn)一步識別。

圖3：通信故障處理程序執行處理流程圖