快速讀懂CAN-bus節(jié)點(diǎn)的錯誤處理規(guī)則

 CAN-bus的可靠性很高，但是在某些情況下還是發(fā)生錯誤，為了使數(shù)據(jù)能夠在總線上可靠傳輸，CAN-bus規(guī)范對各類幀的格式、用途及發(fā)送時機(jī)都進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。并實(shí)現(xiàn)在CAN控制器中自動完成幀格式處理及校驗(yàn)等工作，一旦錯誤被檢測，正在傳送的數(shù)據(jù)幀將會立即停止而待總線空閑時再次重發(fā)直至發(fā)送成功，該過程并不需要CPU的干涉除非錯誤累計(jì)該發(fā)送器退隱(Bus off)。

CAN-bus的可靠性很高，但是在某些情況下還是發(fā)生錯誤，為了使數(shù)據(jù)能夠在總線上可靠傳輸，CAN-bus規(guī)范對各類幀的格式、用途及發(fā)送時機(jī)都進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。下面我們來總結(jié)下在CAN通訊中會出現(xiàn)哪些錯誤。

圖一

l 位錯誤：發(fā)送節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時也會對發(fā)出的比特流采樣回收，如果監(jiān)測到總線電平與正在發(fā)送的電平不符，將會發(fā)生位錯誤(Bit Check Error);

l 位填充錯誤：為解決異步串行通訊中共有的缺點(diǎn)——各節(jié)點(diǎn)通訊時鐘不同步，CAN-bus采用了一種同步的方式，規(guī)定每隔5個位的時間長度進(jìn)行一次同步，當(dāng)傳輸信號連續(xù)5個位是相同的，就要插入一個點(diǎn)評相反的位(稱為“填充位”)，如果電纜上傳輸?shù)男盘柌粷M足這一規(guī)則，則會出現(xiàn)填充位錯誤(Bit Stuff Error);

l CRC錯誤：發(fā)送端發(fā)送的CRC值由發(fā)送器計(jì)算得出，接收器采用同樣的CRC算法，計(jì)算出接收端CRC值，若接收器計(jì)算的CRC值與接收到的CRC值不符，將會產(chǎn)生該類錯誤(CRC Error);

l 格式錯誤：當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀格式與任何一種合法的幀格式不符時會發(fā)生該類格式錯誤(Frame Check Error);

l 應(yīng)答錯誤：如果在ACK段發(fā)送節(jié)點(diǎn)沒有接收到接收節(jié)點(diǎn)發(fā)出的應(yīng)答(顯性位)，將發(fā)生應(yīng)答錯誤(Acknowledgment Error)，所以當(dāng)單個節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀時會發(fā)生該類錯誤。

錯誤幀在總線信號傳輸中起著信號燈的作用，接收和發(fā)送過程中如果檢測到通信出錯，便會發(fā)送錯誤幀，錯誤幀由錯誤標(biāo)識符以及錯誤界定符構(gòu)成。其中錯誤標(biāo)識符分為兩種：“主動錯誤”和“被動錯誤”。

主動錯誤狀態(tài)下，只要檢查到錯誤，它立即“主動地”發(fā)出錯標(biāo)識。所謂“出錯標(biāo)識“，它本身就是一個“錯誤的位序列”(連續(xù)的6個顯性位，不滿足CAN協(xié)議的“最多5個連續(xù)的同性位”要求)，目的是“主動地”告訴大家：即使你們沒有發(fā)現(xiàn)“剛才我已發(fā)現(xiàn)”的錯誤，現(xiàn)在我“以身作則”出錯啦!你們該看到這個錯誤了吧!

如果處于被動狀態(tài)下，檢查到錯誤，它只能干瞪眼“被動地”等別人(主動報(bào)錯站點(diǎn))報(bào)錯，等待的時候它可不能去動總線，直到識別出由主動報(bào)錯站點(diǎn)發(fā)出的“錯誤的位序列”，它才松了一口氣：有人正式報(bào)錯了!然后他就可以去競爭總線，該干啥干啥。

為了避免某個設(shè)備因?yàn)樽陨碓?例如硬件損壞)導(dǎo)致無法正常收發(fā)數(shù)據(jù)而不斷地破壞數(shù)據(jù)幀，從而影響其他正常節(jié)點(diǎn)通訊，CAN-bus規(guī)范中規(guī)定每個CAN控制器都有一個發(fā)送錯誤計(jì)數(shù)器和一個接收計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)值不同CAN節(jié)點(diǎn)會處于不同的設(shè)備狀態(tài)，狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系見下圖：

圖二