局部錯誤，全局通知是CAN總線錯誤類型中較為典型的一種，如何通過錯誤報文及波形快速定位錯誤原因呢?本文結(jié)合現(xiàn)場實測案例簡要分析。

一、CAN總線錯誤簡介

在CAN總線中存在5種錯誤類型，如圖1所示：它們互相并不排斥，下面簡單介紹一下它們的區(qū)別、產(chǎn)生的原因。

圖1 5種錯誤類型

位錯誤:向總線送出一位的某個節(jié)點同時也在監(jiān)視總線，當監(jiān)視到總線位的電平和送出的電平不同時,則在該位時刻檢測到一個位錯誤。但是在仲裁區(qū)的填充位流期間或應答間隙送出隱性位而檢測到顯性位時，不認為是錯誤位。

填充錯誤:在使用位填充方法進行編碼的報文中(幀起始到CR序列)，出現(xiàn)了第6個連續(xù)相同的位電平時，將檢 測出一個填充錯誤。

CRC錯誤:CRC序列是由發(fā)送器CRC計算的結(jié)果組成的。接收器以和發(fā)送器相同的方法計算CRC。如果計算的結(jié)果和接收到的CRC序列不同，則檢測出一個CRC錯誤。

格式錯誤: 當固定格式的位區(qū)中(如CRC認可位、ACK認可位、幀結(jié)束位)出現(xiàn)一個或多個非法位時，則檢測到一個形式錯誤。

應答錯誤:在應答間隙，每一個接收端都會向總線回一個顯性位，如果發(fā)送端在ACK場檢測不到顯性位應答，將產(chǎn)生應答錯誤。

當出現(xiàn)5種錯誤類型之一時，發(fā)送或接收節(jié)點將發(fā)送錯誤幀。其中錯誤幀 又分主動錯誤幀和被動錯誤幀。

主動錯誤幀由處于主動錯誤狀態(tài)的節(jié)點發(fā)送 ，幀格式由主動錯誤標志(6個連續(xù)顯性位)+錯誤標志疊加(0~6個連續(xù)顯性位)+錯誤界定符(8個連續(xù)的隱性位)組成。主動錯誤幀格式如圖2所示：

圖2 主動錯誤幀格式

被動錯誤幀由被動錯誤狀態(tài)的節(jié)點發(fā)送，幀格式由被動錯誤標志(6個連續(xù)隱性位)+錯誤標志疊加(0~6個連續(xù)顯性位)+錯誤界定符(8個連續(xù)的隱性位)組成。被動錯誤標志能夠部分或全部被其它節(jié)點的顯性位覆蓋。如下：

圖3被動錯誤幀格式

二、什么是局部錯誤?

在整個CAN網(wǎng)絡中，由于干擾等原因引起總線局部錯誤(即某一個CAN節(jié)點出錯，其他節(jié)點正常)，CAN總線上的主動報錯站點首先檢測到錯誤，并立即主動向總線上發(fā)出錯誤標識，通知其他未發(fā)現(xiàn)錯誤的節(jié)點，如圖4所示：

圖4 錯誤幀的發(fā)送(局部錯誤)

檢測錯誤---發(fā)送錯誤幀---通知報文錯誤：首先，發(fā)送節(jié)點檢測到總線錯誤，發(fā)出錯誤標識——六個連續(xù)的顯性電平位，總線接收到錯誤標識后進行全局通知——0~6個連續(xù)的顯性電平位+8個連續(xù)的隱性電平位，告知其他節(jié)點總線錯誤。

三、局部錯誤，全局通知案例分析

某純電動公交車，在啟動車輛未啟動電機時，總線報文成功率很高，基本沒有錯誤幀，但在啟動電機后，特別是踩氣泵剎車時，每踩一次踩氣泵就會涌現(xiàn)出較多的錯誤幀。整車的簡單拓撲如圖5所示：

圖5 整車通信簡易拓撲

使用ZLG致遠電子總線分析儀CANscope連接方向盤下的OBD接口測試，通過踩氣泵剎車，產(chǎn)生了較多的錯誤幀，主要為填充錯誤和格式錯誤，分析錯誤幀波形如圖6：

圖6 錯誤幀的波形圖

從藍色標記可以看到，ACK應答后，先有一個低臺階，再二次抬高的錯誤幀。

圖7 錯誤標志分析

CAN網(wǎng)絡波特率為250 Kbps，即每個位為4us,由圖7知，錯誤標志為7個顯性位(主動錯誤標志+錯誤標志疊加)組成，二次抬高的6個連續(xù)顯性電平，是局部錯誤后全局通知，各節(jié)點錯誤標志疊加造成的。也就是說車網(wǎng)絡上有某一CAN節(jié)點較容易受到干擾，出現(xiàn)局部錯誤。

如何快速分析局部錯誤，定位干擾源呢?

由于是局部錯誤，干擾源在不同的測試點幅值是不同的，使用致遠電子CANScope接入車前端的OBD接口和車尾部的電機控制器分別測試，結(jié)果如圖8所示：

圖8 共模干擾對比

由上圖所示，在OBD接口測試的共模幅值為700多mV,在電機控制器節(jié)點測試的共模幅值為1.3V左右，同時可看到周期性的干擾脈沖。通過對異常共模信號做FFT頻譜分析，快速定位共模干擾頻率，測試結(jié)果如圖9所示：

圖9 共模干擾分析

測試出的干擾頻率與電機驅(qū)動器頻率吻合，推斷為驅(qū)動器逆變產(chǎn)生的巨大電流形成強干擾，串擾到CAN總線上，導致距離其較近的節(jié)點出現(xiàn)局部錯誤。

局部錯誤，全局通知是一種常見的錯誤類型，如何快速定位到錯誤報文及其對應的波形是分析問題的關(guān)鍵，通過CANScope總線分析儀的報文接收和示波器，可將每一幀報文與波形做一一對應，快速分析報文及波形情況，實現(xiàn)CAN總線的快速故障定位和干擾排除。