节点无论是作为发送器的还是作为接收器均可在监测报文期间检测识别格式错误。由于CAN通信严格按照CAN规范定义的帧格式进行报文封装传输,CAN控制器在监测总线电平位时明确知道当前位、后续位属于帧格式中哪个位场,以及属于位场的第几个位,当接收到一个属于帧格式固定形式的位时,如果实际电平值与帧格式定义不一致,则检测到一个格式错误。
例外情况,对于接收器来说,帧结束最后的位被置于“不重要”状态,监测到的帧结束最后一位期间的显性位不被当作帧错误。
5、应答错误
应答错误是由作为发送器的节点检测识别的。在发送报文时,只要在发送应答间隙(隐性)期间所监测到的位不为“显性”,则发送器会检测到一个应答错误。
注:
1、上述5种错误不会相互排斥,也就是说CAN帧中的某个错误有可能同属一种以上的错误类型。
2、如上所述,作为发送器或接收器的不同角色时,直接能检测到的错误类型是不一样的。
节点如何响应错误?
CAN规范中规定每个CAN控制器中实现一个发送错误计数器和一个接收错误计数器。根据计数值不同,节点会处于不同的节点状态,并根据计数值的变化进行状态转换,状态转换如图3所示。
图3 节点转态转换图
当CAN控制器检测到总线错误后通过发送错误标志指示错误。对于“错误主动”的节点,错误标志表现为“主动错误标志”,对于“错误被动”的节点,错误标志表现为“被动错误标志”。
无论检测到位错误、填充错误、帧格式错误、还是应答错误,CAN控制器会在紧邻的下一位发送错误标志。如果检测到的错误类型是CRC错误,错误标志的发送开始于ACK定界符之后的位,即帧结尾。
综上所述,CAN控制器对错误的响应可概括为:根据当前的节点状态在位流序列相应的位置用错误标志标示错误,并按照CAN规范更新错误计数值,进行节点状态转换。并且是每成功监测到一次错误便进行一次响应。
注:
1、由于篇幅有限,关于错误计数的详细规则、节点状态转换以及错误帧格式等细节均不在本文进行讨论,请读者查阅CAN协议规范。
2、上述分析可知道,错误响应的关键要素包括错误标志的类型和响应的位置。
错误管理机制的作用
错误管理机制的作用主要体现在对错误的响应过程。
作为发送器发送错误标志时,无论“主动错误”还是“被动错误”都必然包括6个连续同极性的位,使其他节点也识别到总线错误,进而使所有节点都能丢弃当前出错的帧。
作为接收器发送错误标志时,“主动错误”标志使其他节点也识别到总线错误从而使所有节点(包括作为发送器的节点)都能丢弃当前出错的帧;“被动错误”标志不影响总线通信从而使其他节点都能成功接收当前帧,处于“被动错误”状态的节点属于“不可信”状态,其检测到错误仅是自己丢弃当前帧,这也是错误管理的灵活性所在,即错误响应并不是严格在任何情况下都使所有节点丢弃同一帧报文。
综上所述,错误管理机制可以使所有的节点同时接收或丢弃总线的同一帧报文,又可以使作为接收器的被动错误状态的节点仅自己丢弃当前报文而不影响其他节点。因此,错误管理是实现CAN通信数据一致性的机制之一。
总结
CAN节点错误管理功能是由CAN节点组成中的CAN控制器负责的,对错误管理的工作过程可以从“错误识别”和“错误响应”两个方面进行理解。错误管理是实现CAN通信数据的一致性的机制之一。