低速容錯(cuò)CAN協(xié)議接入單元及應(yīng)用

新能源汽車(chē)發(fā)展的過(guò)程中，車(chē)載CAN網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)有發(fā)生，低速容錯(cuò)CAN協(xié)議有哪些方法值得我們學(xué)習(xí)？

ISO11898-2的解讀對(duì)高速CAN學(xué)習(xí)大有裨益，但除了高速CAN，低速容錯(cuò)CAN也是CAN協(xié)議家族中重要的一員，低速和高速CAN雖然都使用同樣的屏蔽雙絞線連接，但物理介質(zhì)和有關(guān)接口卻有不同的規(guī)定，同時(shí)，低速容錯(cuò)協(xié)議對(duì)于故障定義也有不同。

基于物理介質(zhì)及介質(zhì)有關(guān)接口我們能更好的了解通訊協(xié)議的構(gòu)建，那么低速（發(fā)送速率40k~125kbps）容錯(cuò)的物理層有哪些特性值得我們注意的呢？今天我們通過(guò)解讀《ISO11898-3：低速 容錯(cuò)介質(zhì)相關(guān)接口》繼續(xù)了解這份重要國(guó)標(biāo)。

1. 介質(zhì)的特性

1.1 CAN分層架構(gòu)

1.1.1 圖2重點(diǎn)描述了容錯(cuò)低速CAN收發(fā)器物理層及一部分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層。

圖2 ISO參考模型/CAN分層架構(gòu)

數(shù)據(jù)鏈路層

LLC：邏輯鏈路控制

MAC：介質(zhì)訪問(wèn)控制

物理層

PLS：物理層信號(hào)

PMA：物理介質(zhì)接入設(shè)備

MDI： 介質(zhì)專(zhuān)用接口

也就意味著，根據(jù)ISO11898-3的描述，我們想要了解低速容錯(cuò)協(xié)議，我們需要了解MDI也需要了解PLS等，所以接下來(lái)，我們會(huì)重點(diǎn)介紹上述物理層中的的幾個(gè)組成部分。

2. 低俗容錯(cuò)介質(zhì)專(zhuān)用接口說(shuō)明

先來(lái)看看什么是容錯(cuò)CAN，容錯(cuò)CAN的物理層是由CAN_H、CAN_L和GND三根線組成的。

2.1 低俗容錯(cuò)CAN協(xié)議物理介質(zhì)

應(yīng)使用平行（更推薦屏蔽的雙絞）線作為CAN傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)，這一點(diǎn)在CAN協(xié)議中是共識(shí)，良好的屏蔽和雙絞程度有利于滿(mǎn)足更高的EMC需求，為CAN傳輸提供穩(wěn)定可靠的物理環(huán)境。

2.1.1 低俗容錯(cuò)CAN協(xié)議節(jié)點(diǎn)與總線的連接

CAN_H和CAN_L兩條電纜在終端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)束，每條線束的所有終端電阻應(yīng)該大于100Ω。圖中終端電阻a是可選的，也就意味著在特定條件下，不是所有的節(jié)點(diǎn)都需要加單個(gè)終端電阻。

圖3 CAN信號(hào)總線終端節(jié)點(diǎn)

2.1.2 物理信號(hào)（PLS）

總線有兩種邏輯狀態(tài)：顯性和隱性。他們之間以差分電平作為區(qū)分：

在隱性狀態(tài)時(shí)，CAN_L電平高于CAN_H，差分電壓DIFF為負(fù)數(shù)，所以隱性狀態(tài)在總線空閑或隱性位時(shí)傳輸。在顯性狀態(tài)時(shí)正好相反，CAN_H電平高于CAN_L，差分電壓DIFF為正數(shù)，顯性狀態(tài)覆蓋隱性狀態(tài)，并在顯性位傳送。下圖中a段表示隱性，b段為顯性。

圖4 物理位表示

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)規(guī)范

單個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)可通過(guò)“總線拓?fù)洹被颉靶切屯負(fù)洹眱煞N方式聯(lián)入通信網(wǎng)絡(luò)（見(jiàn)下圖，其中數(shù)字表示單個(gè)節(jié)點(diǎn)序號(hào)）。

圖5 總線拓?fù)?/span>

圖6 致遠(yuǎn)CTM1054T容錯(cuò)CAN隔離收發(fā)器拓?fù)鋱D

圖7 星型拓?fù)?/span>

2.1.4 物理介質(zhì)故障定義

下表中規(guī)定的物理故障描述對(duì)應(yīng)容錯(cuò)收發(fā)器的故障。

圖8 物理故障

物理故障會(huì)影響到總線的正常通訊，這些故障我們稱(chēng)之為故障事件，而事件一般可以分為兩大類(lèi)：電源故障和總線故障，一般情況下檢測(cè)到故障事件時(shí)，會(huì)引發(fā)收發(fā)器內(nèi)部重啟。

電源故障：如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)與地/電源斷開(kāi)（或者地大于所定義極限值的±1.5V），這種故障稱(chēng)之為電源故障；

總線故障：不是所有的總線故障都能被收發(fā)器識(shí)別，因此定義了可查詢(xún)的略縮事件組，見(jiàn)下圖。

圖9 錯(cuò)誤事件

2.2 IOS11898故障精確定位快速排除的方法

通過(guò)查閱上表中的錯(cuò)誤事件可以大概定位錯(cuò)誤部分，但對(duì)于具體的錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)ID、錯(cuò)誤類(lèi)型、錯(cuò)誤場(chǎng)段、解決方式等并不知道，所以如何精確快速的定位到錯(cuò)誤的報(bào)文與波形成為檢測(cè)效率提升的關(guān)鍵。

CANscope總線分析儀是CAN總線故障定位、干擾排除、可靠性測(cè)試全球唯一的解決方案，兼容CAN總線各種主流協(xié)議，也就意味著在各種現(xiàn)在施行或?qū)?lái)升級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，CANscope都能及時(shí)兼容更新，一致性測(cè)試更全、更快、更可靠。

圖10 CANscope總線分析儀

圖11 CANscope內(nèi)部集成了容錯(cuò)CAN收發(fā)器

圖12 一致性測(cè)試四大觀測(cè)界面

圖13 CANTester物理層與數(shù)據(jù)鏈路層一致性測(cè)試部分項(xiàng)目

圖14 等效電路功能進(jìn)行輸入電容電阻等測(cè)試