CAN总线错误分析

mengmianren

本文从实际工作中碰到的具体问题来分析一些常见的CAN总线错误和解决办法。
CAN节点数据收发过程

我们知道，CAN总线上的每个节点往总线上发送数据的同时，会读取总线上的数据，并与自己发送的数据作对比。CAN信息发送成功后，在这个间隙内，接收节点可以准备要回复的信息，也就是把应答场填充为显性0，在发送时其为隐性1。应答过程可能如下：当信息传输到ACK前的Del时，可以认为信息已经传输完毕，接收节点也接收到了足够的信息来检测接收的信息是否正确。这时接收节点就会检测信号是否正确，如果正确，就将ACK置位为显性0，注意这时，发送节点因为还在发送而接收节点又将ACK信息置位为1，所以它就会在回读时检测到ACK为0，判断接收成功。注意：这其中有个接收节点用显性覆盖隐性---覆盖ACK位的过程,覆盖+回读。ACK前后各加一个Del，就是为了考虑到时间误差，让接收节点有足够的时间对ACK确认。这个过程说明，CAN发送是个双向互动的过程，发送节点一边发送，一边对节点进行回收确认数据正确，而接收节点也时刻接收，并在正确的时间将ACK设置为1。CAN总线错误CAN总线错误分别有发送和接收错误计数，计数达到一定的累计以后就会产生CAN BUS OFF, 这说明CAN总线上出现了严重的错误。如下图CAN总线产生错误后的状态转换机制：

如果出现了BUS OFF，总线上的节点需要做一些动作，例如重启CAN控制器或是重新上电，但是这些都只是一些补救措施，最根本的还是需要找到引起BUS OFF的根源。CAN总线分析的一些工具和文档：

CAN分析仪或者逻辑分析仪数字示波器相关的软件debug工具CAN控制器芯片数据手册硬件电路图CAN协议文档

CAN节点发送错误不成功挂载在CAN总线上的一个节点向总线上发送数据不成功，用逻辑分析仪也看不到任何波形。下面具体来看看怎么不成功。于是调试中断查看 CAN_STATUS 即 CAN状态寄存器显示 0xE5, 查看CPU数据手册：

CAN总线状态直接进入了BUS OFF状态，这意味着错误计数已经超限，查看CPU收发寄存器的收发错误计数显示发送错误计数TEC达到248, 接收错误计数为0。这很明显，数据压根没有发送到总线上。再进一步查看寄存器值LEC即LAST ERROR CODE 最后一个错误代码, 显示是BIT0 ERROR。

查看上面的错误代码表可知，BIT0 错误也就是在发送数据期间，虽然CAN节点设备想要发送一个显性位，也就是逻辑0，但是CAN总线同时监听到总线上的数据位为隐性位，即逻辑1。这意味着CAN core往总线上发送的数据第一位就已经出错了，压根没有将数据经过CAN收发器传送到CAN总线上。由于是新的CPU的开发所以在怀疑硬件的问题的同时也在排查软件问题，但是经过一阵排查，没有发现软件上的问题。回头再分析硬件，又经过一阵排查溯源，发现 CPU 的 CAN 收发线与 CAN 收发器的收发线接反了。

总结CAN节点发送数据不成功，首先分析是不是CAN控制器本身的问题，查看CPU中的CAN core的状态寄存器，分析是否有BUS OFF, 如果存在BUS OFF, 则进一步查看具体的错误信息。是主动的错误还是被动的错，发送错误计数有没有超限，最后一次发生的错误状态是什么，查看是位填充错误还是格式错误等其他错误，然后具体问题具体分析。