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CAN和CAN FD总线故障诊断

2019-01-02 11:52:50·  来源：虹科汽车电子  
　
在总线测试的过程中，总会遇到各种各样的问题，本文主要总结了平时测试过程中经常遇到的一些典型问题，并给出解决方案。如果总线出现故障，大致可以按照标题顺序
 
在总线测试的过程中，总会遇到各种各样的问题，本文主要总结了平时测试过程中经常遇到的一些典型问题，并给出解决方案。如果总线出现故障，大致可以按照标题顺序来检查。
 
1.断线
如果线缆破损，CAN通讯则无法继续
             
解决方法：
1、可以明显看出来线缆损坏的话，直接换线即可
2、外表看不出来的，可以使用断路测试仪检查每一个引脚，确定线缆损坏，换线。
2.线缆类型错：非CAN线
有可能现场用的线缆看起来是用于CAN方面的，但实际不是CAN线缆，不符合标准定义。大部分常见产品采用DSub9接头，符合 CiA® 303-1关于引脚定义的规范。当然也可以采用其他比如RJ45等接头。 如下表是DB9端CAN的引脚定义。
 
解决方法：
检查线缆的引脚分配，如果不符合标准就更换线缆；如果符合标准，再检查其它方面。

3.接线不当
当一个CAN网络中有多个节点，连接的时候有多个插头需要连接的时候，就很可能出现连接错误。导致无法进行CAN通讯或者出现零星错误
上图的CAN节点2的错误状态可能会变成被动错误。
解决方法：
1、 检查所有插线是否正确
2、 检查所有接头是否引脚匹配
4.网络上只有一个正常通讯的节点
一个正常工作的CAN网络至少有两个或者更多CAN节点。如果只有一个CAN节点正常工作，它的错误状态就会进入被动错误，因为它发送报文后没法接收到对方的确认回复。
解决方法：
可以用分析仪监测节点的错误状态：
  • Bus Light：超过96个错误时，进入”error active”
  • Bus Heavy：超过127个错误，进入"error passive"
  • Bus Off：超过255个错误，进入”bus off
注意：如果只有一个正常工作的CAN节点而且它发送了一条CAN报文，那么这个报文就会很快速地一直被重发，直到它收到另外一个节点的确认回复或进入被动错误状态。
这些信息可以通过PCAN-Diag FD或者PCAN-View等获取，可以参考下图：
 
5.CAN线太长
 
传统CAN总线波特率与长度相关（见上表关系）。1Mbit/s的波特率，在一个完美的布线系统里面不能超过40m（理论值）。最大的线缆长度也与所用收发器有关。对于CAN FD来讲，波特率也取决于线缆长度，尽管CAN FD的波特率更高，如果总线长度超过40米，CAN报文就会失效，因为ACK位到来的太晚。
解决方法：
根据实际情况缩短线缆的长度
6.总线负载率过高
总线负载过高会引起传输故障。这个通常是指发送的报文过多，特别是在波特率和cycle time较高的情况下容易发生。或者是一条CAN报文发生错误，然后CAN控制器一直尝试重发该报文，这会导致总线负载增加。
诊断方法：采用PCAN-View或者手持式诊断仪显示总线负载率
解决方法：
1、   减少报文
2、   延长报文发送周期，
3、   提高总线波特率
4、   如果使用CAN2.0，后续可以考虑使用CAN FD
7.终端电阻错误
高速CAN总线 (ISO 11898-2) 必须在CAN线两端各接入120 Ω 终端电阻（CAN_L与CAN_H之间）。这样做有利于减少线缆的信号反射并确保CAN收发器能正常工作。
解决方法：
1、   使用PCAN-Diag FD，测量CAN_L与CAN_H之间的终端电阻。
2、   有经验的用户以利用PCAN-Diag FD的示波器上波形形状评估终端电阻的情况（看侧翼振铃等）
下面我们会看下不同的终端电阻情况下的波形特征：
终端电阻情况1：过载Over termination
过载原因：终端电阻接入太多
正常两个120欧姆终端电阻并联应该是60欧姆左右，如下图测出来是13欧姆，导致CAN波形畸变。
终端电阻情况2：终端电阻接入太少或者丢失
正常两个120欧姆终端电阻并联应该是60欧姆左右，如下图测出来是丢失，导致CAN波形畸变。
8.波特率错误
同一个网络的各节点波特率应保持一致。如果不一致，则节点会进入bus off的错误状态，并会影响其他节点通讯；这时如果电脑端用的是PEAK的PCAN-View软件，如下图可以看到ID 300的报文Cycle Time不正常，下面的总线状态也会显示Bus-off
解决方法：
采用 PCAN-Diag FD 检测 CAN/CAN FD 网络的波特率。
9.相同ID引起的通讯冲突
在一个CAN网络中，应当保证每个节点的报文ID都不一样；如果发现两条报文ID一样的情况，这样就没法仲裁哪条报文的优先级更高，每次冲突都会使得错误计数器加1.
解决方法：
可以通过PCAN-Diag FD的trace记录功能以及错误帧记录功能查找，或者用PCAN-View/PCAN-Explorer软件在线监控，查找哪些CAN报文发生了冲突
10.传统CAN网络中出现CAN FD报文
CAN 2.0 A/B网络会将CAN FD报文报告为错误，因为CAN报文帧的结构发生了变化。CAN FD控制器则可以同时解析并传输CAN FD和传统CAN报文。在PCAN-View在线监控或者手持式PCAN-Diag FD设备可以看到这种Error Passive的显示界面。
11.相同的波特率但是时钟频率不同
这个主要是针对CAN FD网路，在CAN FD网络里，波特率越高就会越接近物理极限。所以在同一条网络，不建议用户使用不同的时钟频率。
CiA是建议使用40或者80MHz的时钟频率。
 
广州虹科电子科技有限公司（前身是宏科）成立于1995 年，总部位于中国南方经济和文化中心—广州市。我们耕耘的领域包括测试测量、汽车电子、自动化、嵌入式开发工具和软件工程。我们除了销售产品之外，还为中国客户提供二次开发、维护和培训服务。
目前我们在广州、北京、上海、西安、成都、武汉、深圳、香港和伦敦设有分支机构。
主要产品有：
1、  汽车总线工具方面
a)        德国PEAK-System的CAN分析工具；
b)       德国Lipowsky的Baby-LIN系列LIN总线仿真分析工具；
c)        德国益驰的CAN总线仿真分析工具，CAN总线干扰仪
d)       英国Influx数采模块和数据记录仪，
e)        德国Klaric的应用于新能源汽车的高压数采方案
2、  测试测量方面
a)        英国PicoScope汽车诊断示波器；
b)       英国Pickering Interfaces的产品：主要是有信号开关与程控电阻，架构形式有PCI，PXI，LXI，GPIB；分类有：通用、矩阵、多路复用、射频与微波模块，故障注入开关，光纤开关等
c)        意大利AT等信号发生器等
3、  工业自动化方面
a)        德国SYSTEC的CANopen源代码，PLC Core；
b)       德国KUNBUS的模块化工业网关，工业以太网和现场总线通讯接口嵌入式模块；
c)        德国KPA的EtherCAT网络开发、安装和诊断工具，EtherCAT主站、从站协议栈，
d)       其它还有Helmholz（赫姆赫兹），Softing，PROCENTEC等
e)        德国Microcontrol的坚固性数采模块
4、  温湿度数据记录仪，主要有温度记录仪，温度巡检仪，温度计，采集卡，热电偶，变送器，传感器等；
主要品牌有：
Elpro，Comet，MSR，Grant等；
5、  开发工具，主要有：烧录器（编程器），编译器，开发板
主要品牌：
MikroE，Asix，Ronetix，Phyton，Conitec，progmadev，NABTO，RistanCASE
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