詳解常用的CAN總線(下)：錯(cuò)誤幀

錯(cuò)誤幀種類

錯(cuò)誤幀種類分為5種，分別是：位發(fā)送錯(cuò)誤、ACK錯(cuò)誤、位填充錯(cuò)誤、CRC錯(cuò)誤、格式錯(cuò)誤。

位發(fā)送錯(cuò)誤

節(jié)點(diǎn)將自己發(fā)送到總線上的電平與同時(shí)從總線上回讀到的電平進(jìn)行比較，如果發(fā)現(xiàn)二者不一致，那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)就會(huì)檢測(cè)出一個(gè)位錯(cuò)誤。

實(shí)際上所謂“發(fā)出的電平與從總線上回讀的電平不一致”，指的就是節(jié)點(diǎn)向總線發(fā)出隱性位，卻從總線上回讀到顯性位或者節(jié)點(diǎn)向總線發(fā)出顯性位，卻從總線上回讀到隱性位這兩種情況。

ACK錯(cuò)誤

ACK在ACK段中講解過，按照CAN協(xié)議的規(guī)定，發(fā)送節(jié)點(diǎn)Node_A在一幀報(bào)文（數(shù)據(jù)幀或者遙控幀）發(fā)出之后，如果接收節(jié)點(diǎn)Node_B成功接收了該幀報(bào)文，那么接收節(jié)點(diǎn)Node_B就要在該幀報(bào)文ACK槽對(duì)應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)向總線上發(fā)送一個(gè)顯性位來應(yīng)答發(fā)送節(jié)點(diǎn)Node_A。

這樣發(fā)送節(jié)點(diǎn)Node_A就會(huì)在ACK槽時(shí)間段內(nèi)從總線上回讀到一個(gè)顯性位。因此：當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)Node_A在ACK槽時(shí)間段內(nèi)沒有回讀到顯性位，那么發(fā)送節(jié)點(diǎn)Node_A就會(huì)檢測(cè)到一個(gè)ACK應(yīng)答錯(cuò)誤。這表示沒有一個(gè)節(jié)點(diǎn)成功接收該幀報(bào)文，此時(shí)CAN總線認(rèn)為是ACK應(yīng)答錯(cuò)誤。

位填充錯(cuò)誤

幀起始到CRC校驗(yàn)之前的物理上電平不允許有6個(gè)連續(xù)的相同電平，發(fā)送器只要檢測(cè)到位流中有5個(gè)連續(xù)相同邏輯的位，便會(huì)自動(dòng)在下一位插入一個(gè)相反的電平。

從幀起始到CRC之間，接收節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到有6個(gè)連續(xù)相同的位電平時(shí)，也就是違反5位相同位插入1位相反位的“位填充”原則；因?yàn)锳CK域和幀結(jié)束域電平固定，也無需填充；幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域以及CRC校驗(yàn)和域，均通過位填充方法編碼。

位填充是指：無論何時(shí)，發(fā)送器只要檢測(cè)到位流中有5個(gè)連續(xù)相同邏輯的位，便會(huì)自動(dòng)在位流中插入一個(gè)補(bǔ)碼位。舉例來說，如果連續(xù)5個(gè)顯性位，則在5個(gè)顯性位之后自動(dòng)插入1個(gè)隱性位，接收器會(huì)自動(dòng)刪除這個(gè)插入的填充位。

數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的剩余位域（CRC界定符、應(yīng)答域和幀結(jié)尾域）形式固定，不填充；錯(cuò)誤幀和過載幀也不填充。

那么位填充規(guī)則的作用是什么呢？原因有兩點(diǎn)：

1.CAN網(wǎng)絡(luò)同步需要足夠多的上升沿，這是CAN協(xié)議規(guī)定位填充的目的之一。

2.確保數(shù)據(jù)幀不會(huì)被當(dāng)作錯(cuò)誤幀（由6個(gè)連續(xù)的顯性或隱性位組成）、確保正確識(shí)別幀結(jié)束標(biāo)志（7個(gè)連續(xù)隱性位）。

CRC錯(cuò)誤

發(fā)送端送出的CRC序列由發(fā)送器算出，接收器執(zhí)行同樣的CRC算法，若計(jì)算結(jié)果與接收到的CRC序列不符，則認(rèn)為CRC錯(cuò)誤。

幀格式錯(cuò)誤

主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)： 處于主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)（可能是接收節(jié)點(diǎn)也可能是發(fā)送節(jié)點(diǎn)）在檢測(cè)出錯(cuò)誤時(shí)，發(fā)出主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志。

如果發(fā)出主動(dòng)錯(cuò)誤幀的節(jié)點(diǎn)是發(fā)送節(jié)點(diǎn)，這個(gè)情況下就相當(dāng)于：剛剛發(fā)送的那一幀報(bào)文發(fā)錯(cuò)了，現(xiàn)在破壞掉它（發(fā)送主動(dòng)錯(cuò)誤幀），你們不管收到什么都不算數(shù)；

如果發(fā)出主動(dòng)錯(cuò)誤幀的節(jié)點(diǎn)是接收節(jié)點(diǎn)，這個(gè)情況就相當(dāng)于：剛剛收?qǐng)?bào)文的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤，不管你們有沒有發(fā)現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤，現(xiàn)在主動(dòng)站出來告訴大家這個(gè)錯(cuò)誤，并把這一幀報(bào)文破壞掉（發(fā)送主動(dòng)錯(cuò)誤幀），剛才你們收到的東西不管對(duì)錯(cuò)都不算數(shù)了。

處于主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)，說明這個(gè)節(jié)點(diǎn)目前是比較可靠的，出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因可能不是它本身的問題，即剛剛檢測(cè)到的錯(cuò)誤可能不僅僅只有它自己遇到，正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，整個(gè)總線才相信它報(bào)告的錯(cuò)誤，允許它破壞掉發(fā)送中的報(bào)文，也就是將這一次的發(fā)送作廢。

被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)： 錯(cuò)誤比較多，很可能錯(cuò)誤是人為導(dǎo)致的，通知其他節(jié)點(diǎn)有錯(cuò)但是不干擾他們正常收發(fā)數(shù)據(jù)，也不要求重發(fā)，同時(shí)不能連續(xù)發(fā)送了，得再插入8位隱性位的“延遲傳送”段；這樣是為了讓其他正常節(jié)點(diǎn)（處于主動(dòng)錯(cuò)誤）優(yōu)先使用總線。

被動(dòng)錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)很可能存在硬件故障，不能讓它拖累整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；

過載幀：接收節(jié)點(diǎn)向總線上其它節(jié)點(diǎn)報(bào)告自身接收能力達(dá)到極限的，可以這樣理解：接收節(jié)點(diǎn)Node_A接收?qǐng)?bào)文的能力達(dá)到極限了，于是Node_A就會(huì)發(fā)出過載幀來告訴總線上的其它節(jié)點(diǎn)（包括發(fā)送節(jié)點(diǎn)），接收節(jié)點(diǎn)Node_A已經(jīng)沒有能力處理你們發(fā)來的報(bào)文了。

過載幀包括：過載標(biāo)志和過載界定符兩個(gè)部分。

過載標(biāo)志：連續(xù)6個(gè)顯性位。

過載界定符：連續(xù)8個(gè)隱性位。

與錯(cuò)誤幀類似，過載幀中有過載幀重疊部分，且形成過載重疊標(biāo)志的原因與形成錯(cuò)誤幀中的錯(cuò)誤重疊標(biāo)志的原因是相同的。

那么怎么通俗的理解過載幀呢？

接收節(jié)點(diǎn)Node_A達(dá)到接收極限時(shí)，就會(huì)發(fā)出過載幀到總線上，顯然，過載標(biāo)志的6個(gè)連續(xù)顯性位會(huì)屏蔽掉總線上其它節(jié)點(diǎn)的發(fā)送，也就是說這個(gè)時(shí)候Node_A通過發(fā)送過載幀的方式來破壞其它節(jié)點(diǎn)的發(fā)送，這樣在Node_A發(fā)送過載幀期間，其它節(jié)點(diǎn)就不能成功發(fā)送報(bào)文，于是就相當(dāng)于把其它節(jié)點(diǎn)的發(fā)送推遲了，也就是說Node_A在其發(fā)送過載幀的這段時(shí)間得以“休息”。

幀間隔： 用于將數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀和他們之前的幀分離開，但過載幀和錯(cuò)誤幀前面不會(huì)插入幀間隔。也就是說數(shù)據(jù)幀（或者遠(yuǎn)程幀）通過插入幀間隔可以將本幀與先行幀（數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀、過載幀）分隔開來。