CAN為什么會(huì)發(fā)送失敗?

CAN總線調(diào)試過程中出現(xiàn)報(bào)文發(fā)送失敗，很多工程師都對(duì)此只知其一不知其二，這里就CAN報(bào)文發(fā)送失敗的問題我們來做一次探討。

在了解CAN報(bào)文為什么會(huì)發(fā)送失敗之前我們先看看一條正確的CAN報(bào)文到底應(yīng)該是怎么樣的，表1是一個(gè)正常標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀的報(bào)文組成。

表 1 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀報(bào)文格式組成

圖 1 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀格式

CAN總線是一種基于廣播的通訊方式，為了保證總線上的每一個(gè)正常節(jié)點(diǎn)都能正確的接收到報(bào)文，報(bào)文的發(fā)送者要求每一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)在報(bào)文發(fā)送結(jié)束前要作出應(yīng)答，這也是報(bào)文里ACK存在的原因。

一幀CAN報(bào)文中ACK段長度為2個(gè)位，包含應(yīng)答間隙(ACK Slot)和應(yīng)答界定符(ACK Delimter)。在應(yīng)答場(chǎng)里，發(fā)送站發(fā)送兩個(gè)隱性位。當(dāng)接收器正確地接收到有效的報(bào)文，接收器就會(huì)在應(yīng)答間隙(ACK Slot)期間(發(fā)送ACK信號(hào))向發(fā)送器發(fā)送一“顯性”的位以示應(yīng)答。

應(yīng)答間隙：所有接收到匹配CRC序列(CRC SEQUENCE)的站會(huì)在應(yīng)答間隙(ACK Slot)期間用一顯性的位寫入發(fā)送器的隱性位來作出回答。

應(yīng)答界定符：ACK界定符是ACK場(chǎng)的第二個(gè)位，并且是一個(gè)必須為隱性的位。因此，應(yīng)答間隙(ACK Slot)被兩個(gè)隱性的位所包圍，也就是CRC界定符(CRC Delimter)和ACK界定符(ACK Delimter)。

圖 2 正常ACK段報(bào)文

而如果總線上沒有ACK應(yīng)答(即應(yīng)答間隙為隱性)，發(fā)送器就會(huì)發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤標(biāo)志，并且發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器值加8，節(jié)點(diǎn)就會(huì)對(duì)報(bào)文進(jìn)行自動(dòng)重發(fā)，若自動(dòng)重發(fā)依然收不到ACK，則在發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿128后(即出現(xiàn)16幀錯(cuò)誤幀)，由錯(cuò)誤主動(dòng)轉(zhuǎn)為錯(cuò)誤被動(dòng)狀態(tài)，如圖3所示。

那導(dǎo)致ACK段出錯(cuò)的原因有哪些呢?

總線上只有一個(gè)有效節(jié)點(diǎn)：發(fā)送報(bào)文的節(jié)點(diǎn)在發(fā)送出一幀報(bào)文后會(huì)檢測(cè)總線上應(yīng)答間隙的狀態(tài)，如果檢測(cè)到應(yīng)答間隙為隱性位，則表示該幀報(bào)文沒有得到ACK，發(fā)送失敗，需要重發(fā)，而由于發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器會(huì)在發(fā)送失敗后累加，直到該節(jié)點(diǎn)關(guān)閉。所以，當(dāng)總線上只有一個(gè)有效節(jié)點(diǎn)時(shí)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)是發(fā)不出去數(shù)據(jù)的，因?yàn)樗l(fā)出的數(shù)據(jù)幀中的ACK Slot沒有另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)來填充，將永遠(yuǎn)是隱性位，這個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)一直重發(fā)數(shù)據(jù)直到發(fā)送成功或發(fā)送被取消。

波特率不匹配或者節(jié)點(diǎn)沒有初始化，導(dǎo)致沒有ACK;

總線線纜短路，斷路，接反;

高速CAN總線上接的節(jié)點(diǎn)不是高速CAN，而是容錯(cuò)低速CAN，導(dǎo)致不匹配。

圖 3 應(yīng)答界定符錯(cuò)誤幀

圖 4 沒有ACK的報(bào)文

當(dāng)你在調(diào)試CAN總線時(shí)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文失敗的情況時(shí)，一定要檢查是不是以上幾點(diǎn)疏漏導(dǎo)致你的總線上ACK異常。而借助恰當(dāng)?shù)膬x器，可以在查找CAN總線錯(cuò)誤時(shí)事半功倍。圖4即采用致遠(yuǎn)電子的CANScope來對(duì)錯(cuò)誤幀進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)找到錯(cuò)誤幀對(duì)應(yīng)的波形來查找出錯(cuò)誤情況。CANScope還可以對(duì)CAN總線物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層做一系列的測(cè)試，為CAN工程師解決測(cè)試難題。

圖 5 CANScope測(cè)試項(xiàng)目