CAN節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性得益于其強(qiáng)大的錯(cuò)誤管理機(jī)制。那么，CAN節(jié)點(diǎn)為什么能感知錯(cuò)誤？又是如何響應(yīng)錯(cuò)誤？您是否能清晰地想象出這一過(guò)程？本文將為大家詳細(xì)分析CAN節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤管理的工作過(guò)程。

節(jié)點(diǎn)電路構(gòu)成

如圖1所示，MCU作為主控制器，完成CAN控制器和功能電路的控制。

圖1 CAN節(jié)點(diǎn)組成框圖

CAN控制器是工作于數(shù)據(jù)鏈路層的器件，集成了CAN規(guī)范中數(shù)據(jù)鏈路層的全部功能，其功能由軟件和硬件共同實(shí)現(xiàn)，從設(shè)備供應(yīng)商買回來(lái)的CAN控制器已經(jīng)把相應(yīng)的邏輯固化在其硅片之中；MCU是工作于應(yīng)用層的器件，其功能由軟件和硬件共同實(shí)現(xiàn)，MCU運(yùn)行的程序可由設(shè)計(jì)者靈活設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)CAN節(jié)點(diǎn)的特定功能；CAN收發(fā)器工作于物理層，其功能完全由硬件實(shí)現(xiàn)，其作用是將CAN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)化為CAN總線的模擬差分信號(hào)，以及把總線模擬差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成CAN控制器的邏輯電平。

CAN節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤管理屬于CAN通信規(guī)范數(shù)據(jù)鏈路層的內(nèi)容，具體來(lái)說(shuō)，錯(cuò)誤管理是通過(guò)MCU和CAN控制器來(lái)實(shí)施的。可以說(shuō)，CAN控制器是錯(cuò)誤管理的基礎(chǔ)設(shè)施，我們可以從兩個(gè)方面理解其工作邏輯：一是如何感知錯(cuò)誤，二是如何響應(yīng)錯(cuò)誤。

注：

1、本文所說(shuō)的CAN規(guī)范指的是德國(guó)BOSCH公司的《CAN Specification Version 2.0》。

節(jié)點(diǎn)如何感知錯(cuò)誤？

如前文所述，節(jié)點(diǎn)對(duì)總線錯(cuò)誤的識(shí)別是通過(guò)CAN控制器來(lái)完成的。CAN控制器輸出給收發(fā)器發(fā)送引腳TX的邏輯信號(hào)位會(huì)從收發(fā)器接收引腳RX接收，這使得CAN控制器可以在發(fā)送一個(gè)邏輯位期間同時(shí)監(jiān)測(cè)總線的實(shí)際電平值。CAN控制器檢測(cè)總線錯(cuò)誤原理如圖2所示：

圖2 監(jiān)測(cè)總線錯(cuò)誤原理圖

如圖2描述，CAN控制器監(jiān)測(cè)一個(gè)總線電平的電平值是在采樣點(diǎn)位置進(jìn)行的，判斷是否出現(xiàn)錯(cuò)誤是在信息處理時(shí)間內(nèi)完成的。

綜上所述，CAN控制器對(duì)錯(cuò)誤的識(shí)別可概括為：無(wú)論是作為發(fā)送器還是接收器，在采樣點(diǎn)位置成功監(jiān)測(cè)到當(dāng)前總線的實(shí)際電平值后，CAN控制器便按照CAN規(guī)范中描述的錯(cuò)誤管理規(guī)則判斷是否出現(xiàn)錯(cuò)誤。

CAN通信過(guò)程中的錯(cuò)誤類型包括5種，分別是：位錯(cuò)誤、填充錯(cuò)誤、CRC錯(cuò)誤、幀格式錯(cuò)誤、應(yīng)答錯(cuò)誤。接下來(lái)分別對(duì)5種錯(cuò)誤的檢測(cè)識(shí)別過(guò)程進(jìn)行解析。

1、位錯(cuò)誤

位錯(cuò)誤是由作為發(fā)送器的節(jié)點(diǎn)在發(fā)送報(bào)文期間進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別的。CAN控制器的程序邏輯發(fā)送的電平與監(jiān)測(cè)到總線的實(shí)際信號(hào)不一致即在此位期間檢測(cè)到位錯(cuò)誤。

例外情況，在仲裁場(chǎng)或應(yīng)答間隙期間發(fā)送一“隱性”位卻監(jiān)視到一“顯性”位，以及當(dāng)發(fā)送器發(fā)送一個(gè)被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志但檢測(cè)到“顯性”位時(shí)，均也不被視為位錯(cuò)誤，以實(shí)現(xiàn)特定的功能。

2、填充錯(cuò)誤

在CAN幀的位場(chǎng)中，幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)以及CRC序列，均通過(guò)位填充的方法編碼。無(wú)論何時(shí)，發(fā)送器只要檢測(cè)到這些位場(chǎng)對(duì)應(yīng)位流里有5個(gè)連續(xù)相同值的位，便自動(dòng)在接著的下一位插入一個(gè)補(bǔ)碼位。CAN控制器在監(jiān)測(cè)總線電平值的同時(shí)對(duì)連續(xù)相同的位電平值會(huì)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果在使用位填充法進(jìn)行編碼的信息中，出現(xiàn)了第6個(gè)連續(xù)相同的位電平值時(shí)，便檢測(cè)到一個(gè)填充錯(cuò)誤。

3、CRC錯(cuò)誤

CRC錯(cuò)誤是由作為接收器的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別的。CRC序列共15位（不包含填充位），其內(nèi)容由幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)(如果有)的無(wú)填充位流計(jì)算而來(lái)。

CRC序列計(jì)算使用CAN規(guī)范規(guī)定的方法。作為發(fā)送器的節(jié)點(diǎn)發(fā)送CAN報(bào)文時(shí)CRC序列由規(guī)定的計(jì)算方法確定，作為接收器的節(jié)點(diǎn)從總線上接收完數(shù)據(jù)場(chǎng)最后一個(gè)數(shù)據(jù)位（沒(méi)有數(shù)據(jù)場(chǎng)時(shí)是接收完控制場(chǎng)的最后一個(gè)位）后，如果接下來(lái)接收到實(shí)際的CRC序列與接收器的計(jì)算結(jié)果不一致，便檢測(cè)到CRC錯(cuò)誤。

4、格式錯(cuò)誤