标签: 现场总线

在之前发布的文章中，我们介绍了CAN错误和错误处理的理论基础，而在本篇文章中，我们将在实践中生成和记录错误。测试过程中将使用到虹科的CANedge数据记录仪和PCAN-USB设备。 1. 在实践中生成和记录CAN错误 测试1：没有CAN总线错误 为了便于对照，我们设置了没有CAN总线错误的测试：一个 CANedge2 的“发送器”将数据发送到另一个 CANedge2 的“接收器”，并且两者都能够记录CAN总线错误。 测试 2 ：移除 C AN 总线终端电阻 在这个测试中，我们在日志会话过程中移除了 CAN 终端电阻。这可以有效地将位电平设置为显性。同时，CANedge2发送器立即开始记录位错误（当它尝试发送隐性位但读取显性位时会发生这种情况）。CANedge2 接收器在检测到 6 个连续显性位时记录位填充错误。记录这些错误，直到再次添加终止。 在记录来自车辆、机器等的数据时，缺少终端电阻似乎并没有影响，但是，在使用“测试台”设置时，这个问题非常常见，并可能导致混淆，因为它难以与非活动CAN总线区分开来。因此，在CANedge数据记录仪上启用错误帧记录帧对于故障排除而言是十分有效的。 发送器位错误 接收器位填充错误 测试 3 ：设置错误的波特率 在这个测试中，我们将CANedge接收器节点配置为具有492.872K波特率，而发送器的波特率为500K，这是一个相当大的差异，并导致发送器的ACK错误和接收器的位填充错误。在更现实的场景中，各个节点的波特率配置的较小差异可能会导致间歇性错误帧，从而导致消息丢失。 这个例子比较极端，然而，在实践中，我们有时会看到使用标准比特率（250K、500K、……）的CAN总线，但其特定的位时序设置与通常推荐的设置不同。这不会导致通信完全关闭，但会导致几个百分比的周期性帧丢失。为了解决这个问题，可以在CANedge配置中构建一个“预定义比特率”，本质上是设置位时序以更好地匹配正在记录的CAN总线。 发送器ACK错误 接收器位填充错误 测试 4 ：移除应答 C AN 节点 在本次测试中，我们使用了三个配置如下的 CANedge 单元： CANedge1：配置为应答数据 CANedge2 A：配置为“静默模式”（无确认） CANedge2 B：配置为每500 ms传输一个CAN帧 在默认设置中，数据由 CANedge2 B 传输到 CAN 总线上并无错误记录。但是，如果我们从总线上移除 CANedge1，则不再有任何 CAN 节点来确认发送器发送的帧。结果，发送器检测到ACK 错误。作为响应，它增加其发送错误计数器并在 CAN 总线上产生活动错误标志。这些又由 CANedge2 A（它静默监控总线）记录为格式错误。 CANedge之所以会记录格式错误，是因为发送器在识别出ACK时隙中缺少显性位时将其提高，一旦接收器在随后的EOF字段中观察到显性位（本该是隐性的），就会检测到格式错误。 很明显，当TEC从0增加到16x8=128时，发送器会广播16个主动错误标志。发送器现在已超过TEC的阈值127并进入被动错误模式。因此，发送器仍然会遇到ACK错误，但现在只会引发被动错误标志（接收器不可见）。在这一点上，发送器不断尝试发送相同的帧，并且接收器不断记录这个重传序列。 这种类型的错误是我们在技术支持中经常遇到的错误。具体来说，用户会尝试使用我们的CAN记录器来记录来自单个CAN节点的数据（例如从CANmod传感器到CAN模块），如果他们决定在这样的安装中启用CANedge上的“静默模式”，则没有CAN节点将确认单个CAN节点广播数据，这样得到的结果大概率将是空日志文件，或充满相同CAN帧重传的日志文件。 发送器ACK错误 接收器格式错误 测试 5 ： C AN 帧 冲突（无重传） 设置CAN总线时，避免CAN ID重复是关键，否则可能会导致帧冲突，因为两个CAN节点可能都认为他们已经赢得了仲裁，并同时开始传输它们的帧。 为了模拟这一点，我们使用与测试4相同的设置。此外，我们连接了一个PCAN-USB设备作为辅助发送器。CANedge2发送器现在配置为每10ms输出一个CAN ID为1且有效负载为8个0xFF字节的CAN帧。此外，我们将CANedge2配置为禁用因错误中断的帧的重新传输。PCAN-USB每2ms输出一个相同的CAN帧，有效载荷的第一个字节更改为0xFE。PCAN设备已启用重传。 这种设置会迅速产生帧冲突，从而导致CANedge和PCAN发送器检测到位错误。作为对此的响应，两者都会引发一个活动错误标志，CANedge接收器将其检测为位填充错误。PCAN设备立即尝试重新传输并成功，而CANedge等待进一步传输，直到要发送下一个消息。 这种类型的错误当然不应该发生在例如汽车中，因为设计和测试过程将确保所有 CAN 节点通过全球唯一的 CAN 标识符进行通信。但是，如果您安装第 3 方设备（例如传感器到 CAN 模块）以将数据注入现有 CAN 总线，则很容易出现此问题。如果您不确保外部 CAN 节点的 CAN ID 的全局唯一性，您可能会导致帧冲突，从而导致 CAN 总线上的错误。如果您的外部 CAN 节点广播具有高优先级 CAN ID 的数据，这一点尤其重要，因为您可能会影响安全关键 CAN 节点。 PCAN发送器位错误 CANedge发送器位错误 CANedge接收器位填充错误 测试 6 ： C AN 帧 冲突（包括重传） 在这个测试中，我们使用与之前相同的设置，但在CANedge2发送器上启用重传。在这种情况下，帧冲突会导致一系列后续帧冲突，因为CANedge2和PCAN-USB设备都试图重新传输其中断的消息。 由于产生的位错误，两者都会引发总共16个活动错误标志，它们被静默CANedge2接收器检测为位填充错误。然后两个发送器进入错误被动模式并停止产生主动错误标志，这意味着它们都不能破坏总线上的CAN帧。结果，其中一个发送器将成功传输完整的消息，从而结束重传，并使两个设备都能恢复传输。但是，这仅持续几秒钟，然后发生另一次碰撞。 冲突处理是一个很好的例子，说明CAN错误处理在“关闭”潜在有问题的序列和使CAN节点能够恢复通信方面很有效。如果发生帧冲突，很可能两个CAN节点都将设置为尝试重传，如果不是错误处理和限制，则将导致阻塞。 虹科 CAN/LIN 数据与错误记录器 虹科CANedge1让您可以轻松地将数据从2xCAN/LIN总线记录到8-32GB的SD卡中，并支持记录CAN/LIN错误。只需将其连接到汽车或卡车即可开始记录-并通过免费软件/API解码数据。此外，升级版CANedge2添加了WiFi功能，让您可以将数据自动传输到您自己的服务器，并通过无线方式更新设备。 2．CAN错误帧记录的示例 1) O EM 原型车中的 C AN 总线诊断 汽车OEM可能需要在后期原型测试期间在现场记录CAN错误帧。通过部署CANedge，OEM工程团队将能够根据实际CAN信号（速度、RPM、温度）以及与原型系统中较低层CAN通信相关的问题进行故障排除。如果感兴趣的问题是间歇性的，例如每月只发生一次或两次，这一点尤其重要。在这种情况下，CAN总线接口不太适合，因为拥有成本效益高的设备以实现可扩展部署以更快地进行故障排除变得越来越重要。虹科车辆网络团队在车用CAN总线方面有着十分丰富的技术积累，欢迎通过hongchesys@hkaco.com联系虹科车辆网络团队。 2) 远程排除机器中的 CAN 错误 OEM或售后市场用户可能需要在他们的机器中捕获罕见的CAN错误事件。为此，他们部署了一个CANedge2来记录CAN数据和相关的错误帧，并通过WiFi自动将数据上传到他们自己的云服务器。在这里，错误会被自动识别，并向工程团队发送警报，以便立即诊断和解决问题。虹科工业控制团队在CAN总线等工业通讯协议方面有着十分丰富的技术积累，欢迎通过hongconsys@hkaco.com联系虹科工业控制团队。 虹科工业控制团队在工业通讯总线行业深耕十余年，为客户提供CAN卡、CAN数据记录仪、数据采集模块、CAN网关和转换器等硬件设备，以及PCAN-Explore 6等软件。 深厚的技术积累和优秀的技术服务能力是众多客户 选择虹科 的理由，欢迎随时通过sales@hkaco.com 联系虹科 。

在本系列文章中，我们将为您详细介绍CAN总线错误的相关知识，包括CAN总线错误的基础概念、CAN总线错误的类型、CAN错误帧和CAN节点错误状态，并通过实际的应用测试生成并记录CAN错误。 本篇文章为该系列的第3篇，前文请点击查看： 虹科干货 | 带你全面认识“CAN总线错误”（一）——CAN总线错误与错误帧 虹科干货 | 带你全面认识“CAN总线错误”（二）——CAN错误类型 显然，CAN错误处理有助于去除错误消息，并使CAN节点能够重新进行错误消息的传输。这确保了短暂的局部干扰（例如来自噪声）不会导致无效/丢失数据。相反，发送器将会尝试重新发送消息。如果它赢得仲裁（并且没有错误），则消息发送成功。 但是，如果错误是由于传输节点中的系统故障引起的怎么办？这可能会触发发送/去除相同消息的无限循环——干扰CAN总线。这就是CAN节点状态和错误计数器发挥作用的地方。 CAN错误跟踪的目的是通过降低有问题的CAN节点的权限来限制错误。具体来说，让我们看看三种可能的状态： Ÿ 如果 REC 或 TEC 超过 127 ，则 CAN 节点进入 ErrorPassive 状态 Ÿ 如果 TEC 超过 255 ，则 CAN 节点进入总线关闭状态 每个 CAN 控制器都会跟踪自己的状态并采取相应的行动。 CAN 节点根据其错误计数器的值转换状态。具体来说，每个 CAN 节点都会跟踪发送错误计数器 (TEC) 和接收错误计数器 (REC) ： Ÿ 如果 REC 或 TEC 超过 127 ，则 CAN 节点进入 ErrorPassive 状态 Ÿ 如果 TEC 超过 255 ，则 CAN 节点进入总线关闭状态 那么错误计数器如何变化呢？在我们了解如何增加 / 减少错误计数器的逻辑之前，让我们重新审视 CAN 错误帧以及主要 / 次要错误标志。 从 CAN 错误帧图示中可以明显看出，在 CAN 错误帧的 6 个显性位序列之后观察到显性位的 CAN 节点将知道它引发了主要错误标志。在这种情况下，我们可以将此 CAN 节点称为错误的“发现者”。 起初，让一个 CAN 节点反复发现错误并通过在其他节点之前发出错误标志来迅速做出反应，这听起来可能是积极的。然而，在实践中，发现者通常也是导致错误的罪魁祸首。 虹科 CAN/LIN 数据与错误记录器 CANedge1 让您可以轻松地将数据从 2xCAN/LIN 总线记录到 8-32GBSD 卡中，并支持记录 CAN/LIN 错误。只需将其连接到汽车或卡车即可开始记录 - 并通过免费软件 /API 解码数据。此外， CANedge2 添加了 WiFi ，让您可以将数据自动传输到您自己的服务器 - 并通过无线方式更新设备。 除此之外，虹科还为客户提供 CAN 卡、数据采集模块、 CAN 网关和转换器等硬件设备，和 PCAN-Explore 6 等软件。若想了解更多关于 CAN 技术服务和 CAN 产品，请联系虹科。

在本系列文章中，我们将为您详细介绍 CAN 总线错误的相关知识，包括 CAN 总线错误的基础概念、 CAN 总线错误的类型、 CAN 错误帧和 CAN 节点错误状态，并通过实际的应用测试生成并记录 CAN 错误。 本篇文章为该系列的第2篇，前文请点此查看： 虹科干货 | 带你全面认识“CAN总线错误”（一）——CAN总线错误与错误帧 CAN错误类型 CAN 总线协议规定了 5 种 CAN 错误类型： 1. 位错误 2. 位填充错误 3. 格式错误 4. ACK 应答错误（应答） 5. CRC 校验错误（循环冗余校验） 在前一篇文章中，我们已经对位错误和位填充错误有所了解，这两者都是在位级别进行评估的。其余三种 CAN 错误类型在消息级别进行评估。 下面我们详细介绍每种错误类型。 1） 位错误 CAN 总线上的每个 CAN 节点都会在任何给定时间监控信号电平——这意味着发送 CAN 节点也会“读回”它发送的每一位。如果发送器读取的数据位级别与其发送的内容不同，则发送器会将其检测为位错误。但是，如果在仲裁过程中（即发送 CAN ID 时）发生位不匹配，则不会将其解释为位错误。类似地，应答时隙（ ACK 字段）中的不匹配不会导致位错误，因为 ACK 字段特别要求来自发送器的隐性位被来自接收器的显性位覆盖。 2） 位填充错误 如前文所述，位填充是 CAN 标准的一部分。它规定在同一逻辑级别的每 5 个连续位之后，第 6 位必须是补码。这是通过提供上升沿来确保网络的持续同步所必需的。此外，它确保位流不会被误解为错误帧或标记消息结束的帧间空间（ 7 位隐性序列）。所有 CAN 节点都会自动删除多余的位。 如果在 CAN 消息内（在 SOF 和 CRC 字段之间）的总线上观察到具有相同逻辑电平的 6 位序列，则接收器将其检测为位填充错误，即填充错误。 3） 格式错误 此消息级别检查利用 CAN 消息中的某些字段 / 位必须始终处于某个逻辑级别的事实。具体来说， 1 位 SOF 必须是显性的，而整个 8 位 EOF 字段必须是隐性的。此外， ACK 和 CRC 界定符必须是隐性的。如果接收器发现这些位中的任何一个具有无效的逻辑电平，则接收器将其检测为格式错误。 4） ACK 应答错误（应答） 当发送器发送 CAN 报文时，它将包含 ACK 字段（应答），发送器将在其中发送一个隐性位。所有侦听 CAN 节点都应在该字段中发送显性位以验证消息的接收（无论节点是否对消息感兴趣）。如果发送器未读取 ACK 时隙中的显性位，则发送器将其检测为 ACK 错误。 5） CRC 校验错误（循环冗余校验） 每个 CAN 报文都包含一个 15 位的循环冗余校验和字段。在这里，发送器已经计算了 CRC 值并将其添加到消息中。每个接收节点也会自己计算 CRC 。如果接收器的 CRC 计算与发送器的 CRC 不匹配，接收器会将其检测为 CRC 错误。 虹科工业控制团队在工业通讯总线行业深耕十余年，为客户提供 CAN 卡、 CAN 数据记录仪、数据采集模块、 CAN 网关和转换器等硬件设备，以及 PCAN-Explore 6 等软件。 深厚的技术积累和优秀的技术服务能力是众多客户选择虹科的理由，欢迎随时通过 info@hkaco.com 联系虹科。

在本系列文章中，我们将为您详细介绍CAN总线错误的相关知识，包括CAN总线错误的基础概念、CAN总线错误的类型、CAN错误帧和CAN节点错误状态，并通过实际的应用测试生成并记录CAN错误。 1. 什么是CAN总线错误？ 控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)是当今汽车和工业自动化系统的重要标准。可靠性是CAN总线协议的核心优势之一，这使其成为安全关键应用的理想选择。 但十分值得注意的是，错误处理对 C AN 的稳健性来说至关重要。 CAN总线错误的发生可能有多种原因，比如电缆故障、噪声、不匹配的终端电阻、CAN节点故障等。识别、分类和解决此类CAN错误是确保整个CAN系统持久性能的关键。错误处理可以识别和拒绝错误的信息，使发送者能够重新传输信息。此外，该过程有助于识别和断开持续传输错误信息的CAN节点。 错误处理是CAN标准和每个CAN控制器的内置部分。换句话说，每个CAN节点都以相同的方式处理故障识别和限制。下面我们做了一个简单的说明性示例： 具体步骤示例： CAN节点1将消息传输到CAN总线，并读取它发送的每一位，在这样做的过程中，它发现发送显性的一位被读取为隐性，这是一个“位错误”，节点1会引发一个活动错误标志以通知其他节点。实际上，这意味着节点1将6个显性位序列发送到总线上。反过来，6个显性位被其他节点视为“位填充错误”，作为响应，节点2和3同时引发活动错误标志。此引发的错误标志序列构成“CAN错误帧”的一部分。CAN节点1，发送器，将其“发送错误计数器”(TEC)增加8，CAN节点2和3将其“接收错误计数器”(REC)增加1，CAN节点1自动重新传输消息结果，节点1 将其TEC减少1，节点2和3将其REC减少1 2.CAN错误帧 在上述示例中，CAN节点“引发活动错误标志”，从而创建“错误帧”以响应检测到的CAN错误。为了理解它是如何工作的，让我们首先看一个“正常”的CAN帧（没有错误）： 请注意，我们突出显示了CAN帧中的“位填充”。位填充是CAN标准的一个微妙但重要的部分。基本上它规定，每当CAN节点发送相同逻辑电平（显性或隐性）的五个位时，它必须发送相反电平的一个位。接收CAN节点会自动删除这个额外的位。此过程有助于确保网络的持续同步。 根据前面的示例，当CAN节点1在CAN消息传输期间检测到错误时，它会立即传输相同逻辑电平的6位序列-也称为引发活动错误标志。 正如前文所述，这样的序列违反了位填充规则——也称为“位填充错误”。此外，此错误对网络上的所有CAN节点都是可见的（与导致此错误标志出现的“位错误”相反）。因此，错误标志的增加可以被视为一种“全局性”错误发现的方式，确保通知每个CAN节点。 请注意，其他CAN节点会将活动错误标志视为位填充错误。作为响应，它们还会引发一个活动错误标志。正如我们后面将解释的，区分错误标志很重要。特别是，第一个错误标志（来自“发现”节点）通常被称为“主要”活动错误标志，而后续“反应”节点的错误标志被称为“次要”活动错误标志（s)。 3. CAN错误帧示例 示例 1 ： 6 位错误标志 在本示例中，所有CAN节点同时发现CAN报文中存在错误并同时发出错误标志。 结果是错误标志全部重叠并且显性位的总序列总共持续6位。在这种情况下，所有CAN节点都将自己视为“发现”CAN节点。 同时发现这种类型的错误帧在实践中不太常见。但是，它可能是由于格式错误（例如CRC定界符是显性而不是隐性）或CAN发送器在写入CRC字段期间遇到位错误而发生的。 示例 2 ： 12 位错误标志 在本示例中，CAN节点1传输显性位，但将其读取为隐性-这意味着它发现了位错误。它立即发送6个显性位的序列。其他节点仅在读取完整的6位后才发现位填充错误，之后它们同时提高错误标志，从而产生随后的6个显性位序列-即总共12个。 示例 3 ： 9 位错误标志 在本示例中，当CAN节点1发现位错误并开始发送6个显性位时，它已经发送了3个显性位序列。一旦通过主要活动错误标志的一半，节点2和3识别位填充错误（由于3个初始显性位后面跟着另外3个显性位）并开始提高它们的错误标志。结果是来自错误标志的显性位序列变为9位长。 上述引发错误标志的逻辑反映在我们所谓的“活动”CAN错误帧中。请特别注意各个节点引发的次要错误标志如何相互重叠——以及主要和次要标志也可能如何重叠。结果是来自引发错误标志的主要位序列可能是6到12位长。 该序列始终以8个隐性位序列终止，标志着错误帧的结束。实际上，活动错误帧可能在错误CAN帧中的不同位置“开始”，这取决于何时发现错误。然而，结果将是相同的：所有节点都丢弃错误的CAN帧，发送节点可以尝试重新发送失败的消息。 被动错误标志 如果CAN节点已从其默认的“活动”状态转变为“被动”状态，那么它将只能引发所谓的“被动错误标志”。被动错误标志是6个隐性位的序列。在这种情况下，区分由发送节点和接收节点引发的被动错误标志是相关的。 示例 4 ：发送器是被动错误 如图所示，如果发送器（例如我们示例中的CAN节点1）引发被动错误标志（例如响应位错误），这将对应于6个隐性位的连续序列。这又被所有CAN节点检测为位填充错误。假设其他CAN节点仍处于其错误活动状态，它们将引发6个显性位的活动错误标志。换言之，无源发送器仍然可以“传达”CAN帧是错误的。 示例 5 ：接收器是被动错误 相反，如果接收器产生被动错误标志，这实际上对总线上的所有其他CAN节点“不可见”（因为任何显性位都胜过隐性位序列）。实际上，这意味着错误被动接收器不再具有破坏其他CAN节点传输的帧的能力。 虹科 工业控制团队 在工业通讯总线行业深耕十余年，为客户提供CAN卡、CAN数据记录仪、数据采集模块、CAN网关和转换器等硬件设备，以及PCAN-Explore 6等软件。 深厚的技术积累和优秀的技术服务能力是众多客户选择虹科的理由，欢迎随时通过sales@hkaco.com联系虹科。

压路机是工程施工的重要设备之一，随着先进压实控制技术的发展，该设备也逐渐向着自动监控、自动控制和自动调节的方面发展，智能压路机开始在市场上显现出来。 压路机械的使用现场往往环境复杂，震动、高温、潮湿和灰尘等因素使得传统控制技术面临着各种问题，而 CAN 总线具有线束少易于扩展、数据传输快实时性强和抗干扰能力强等特点，且该通讯技术已在国内外多个工程机械领域（如采矿设备、工程车辆等）广泛应用，所以我们提出基于 CAN 通讯的分布式控制系统来实现智能压路机控制系统。 1 虹科 PCAN 在智能压路机控制系统中的应用 智能压路机控制系统主要有控制器、显示设备和各种执行机构、传感器组成，控制器负责对上位机通过 CAN 总线发送的控制指令进行解析，并驱动比例阀、开关、继电器等执行机构动作，同时将各种传感器将采集到的诸如震动、位移等信号通过 CAN 总线实时传输到上位机和显示设备设备，用作控制反馈和数据显示。同时允许操作人员根据显示的实时数据对各个控制模块的参数进行配置，上位机 PC 可以通过 PCAN 卡拓展 CAN 接口，将配置参数下载到各个控制器当中。具体方案结构如下： 该系统中各部分所起的作用如下： Ÿ 虹科 PCAN-USB 接口卡：实现 IPC 和 CAN 总线连接，开发者可以基于免费开发包 PCAN-Basic 开发自己的应用程序来控制 CAN 总线设备； Ÿ EPEC 控制器和显示器：该款控制器和显示器自带了 CAN 接口，设备本身使用 CODESYS 软件编程，支持通过 CAN 总线下载程序。开发者在使用时可以直接使用我们的 PCAN 模块下载控制程序； Ÿ 虹科 PCAN 远程 IO 模块：支持 CAN 接口，可以将电压、电流和热电偶信号转换成 CAN 报文并传输到总线上，或是从总线上接收 CAN 报文控制电压、电流输出。 2 虹科 PCAN 接口卡的关键特性 Ø CAN 接口，支持 USB 、 PCI 、 PCIe 、 miniPCIe 等多种接口类型 Ø 单个模块支持 1 到 6 路高速 CAN 通道（ ISO 11898-2 ） Ø 通过连接电缆和 D-Sub 9 接头（符合 CiA 303-1 ）连接到 CAN 总线 Ø 波特率从 5 kbit/s 至 1 Mbit/s Ø 符合 CAN 规范 2.0A （ 11 位 ID ）和 2.0B （ 29 位 ID ） Ø 每个 CAN 通道彼此隔离，部分型号带电耦隔离功能 Ø 免费提供上位机软件 PCAN-Vew 和二次开发包 PCAN-Basic Ø 扩展工作温度 -40~85 ℃（ -40~185 ℉） 3 虹科 PCAN 原厂 IO 模块关键特性 Ø 高速 CAN 连接（波特率从 10 kbit/s 至 1 Mbit/s ） Ø 符合 CAN 规范 2.0A （ 11 位 ID ）和 2.0B （ 29 位 ID ） Ø 使用上位机软件 PCAN-MicroMod Configuration 进行参数配置 Ø 同时支持多路 DIO 、 AIO 、温度输入和频率输出 Ø 工作电压 8~26V Ø 工作温度范围 -40~85 ℃（ -40~185 ℉） 4 总结 虹科 PCAN 接口卡简单易用，稳定可靠，非常适用于工程机械领域，目前国内知名大厂如三一、中联、中车、广西柳工和徐工等均有在使用。如果您想更进一步了解 PCAN 接口卡，请联系虹科货期产品资料和试用机会。