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2023年9月14日，CiA协会携手会员公司瑞典Kvaser，波兰DCD，及HongKe虹科的资深工程师重点关注与中国市场CAN相关的特定应用领域和主题。演讲基于CAN网络的最新趋势，包括CAN FD、CAN XL等，及这些趋势对高层协议（如CANopen 或 J1939 ）的影响。 CiA中国技术日议程 线上会议预约 CiA&技术日介绍 1992年，多家公司联合成立了CiA国际用户与制造商联盟，CiA协会为CAN总线协议的发展及推广此项技术提供一个公正平台。 CiA技术日活动致力于开展与CAN总线相关领域的工作人员，提供包括CAN XL、CAN FD、经典CAN或基于CAN的高层协议（如CANopen）的最新技术开发及应用信息。 演讲者都是CAN领域的专家，如CiA会员公司资深工程师；CiA资深专家。除了获得关于CAN技术的第一手更新，CiA技术日也是一个与其他CAN专家交流的好机会。

CAN&485总线隔离方案多？ CAN和485都是工业通信中常用的现场总线，做好通信总线的隔离防护是产品可靠、稳定的重要前提。那么该如何做好通信总线的隔离防护呢？隔离方案众多，该如何选择适合的方案呢？本文为您解答！ 一、通信总线为什么要隔离？ 目前大多数产品对外通讯部分可总结为： MCU +收发器+外部总线，其中大多数常用的MCU 都集成有CAN或UART链路层控制器。从MCU发出的电平信号一般为5V或3.3V，为达到与总线连接和远传的目的，往往需要在MCU与总线间加收发器，它起到电平转换的作用。 采用总线通信方式必然涉及到外部通信走线，CAN和485总线往往需要做数百米的布线。总线越长、经过的环境越复杂越容易出现通信问题。外部环境中复杂多变的电磁场会间接抬高总线的电势，静电、浪涌、短路等会直接作用到通信线上。以上情况的出现，轻则导致收发器损坏，重则造成主板故障。因此，与总线连接前加入隔离是十分必要的。 二、通信总线隔离方案众多，该如何选择？ 通信隔离需要考虑到 隔离器 件对通信信号的影响。目前主流的通信隔离方案为 光耦 、容耦及磁耦。供电隔离采用微功率 DC /DC隔离电源，使输入与输出之间没有电气连接，避免供电端对收发器的影响。 具体来讲，隔离可以从两个方式实现：采用分立元器件搭建或采用集成模块。 金升阳 作为国内电源优质供应商，根据市场需求，先后推出了多种通讯 接口 总线产品方案，包含集成模块与自搭元器件，丰富产品线助您灵活选择，满足各类不同行业应用需求。 三、集成电源型·通讯接口总线 1、“芯”级体验--R4/R5总线隔离收发系列 采用分立模块搭建往往涉及到很多器件的选型及采购，常常需要对物料的一致性进行管控，且设计耗时耗力，还时刻担心设计是否合理，因此开发成本飙升。 基于此，集电源隔离、数字隔离一体的隔离收发器模块应运而生，金升阳推出芯片级R4/R5系列CAN&485总线隔离收发产品，紧凑的体积使其在应用便捷的同时占用更少的PCB面积。 系列产品优势特点如下： 精细化设计，集成电源方案 R4/R5总线IC高度集成化，是集成电源和数字隔离的芯片化产品。通过精密设计，在芯片内部实现了电源隔离+信号隔离方案，极大的节约了客户占板空间。 5000Vrms，高可靠性设计 高压侧设备与低压侧设备通信，需要考虑共模干扰与隔离安全，高隔离成首要考虑参数。R4/R5总线接口产品根据行业标准进行设计： 1）基于UL1577标准要求，隔离电压高达5000Vrms， 2）人体静电可达几千伏甚至更高，对电子产品造成ESD损伤，系列产品总线静电防护能力高达：6kV(HBM)/±15kV(接触放电)； 3）产品还集成多种保护功能，如短路保护、过温保护等，为用户提供更高可靠的设计方案。 2、集成电源的隔离IC--TDA51S-41HC 集成电源的隔离IC，可自由搭配485/CAN模块或ADC等IC。 3、集成电源的通讯接口总线--模块类 金升阳模块类通讯接口总线拥有多种不同的封装形式（包含灌封、开板类）：SMD、DIP8、DIP24，引脚兼容市场主流产品；功能上具备：高速型、小体积、（单/双路）自动收发型、集成AC/DC电源型等……满足各种行业应用需求。 四、非集成电源型·芯片级通讯接口总线 此类产品集成了数字隔离器与信号 接口IC ，可与隔离电源配套使用，提高系统可靠性。I/O口电压范围支持3.3V和5V微处理器，总线静电防护能力高达 15kV(HBM)，通讯速率高达 1Mbps。 买电子元器件现货上唯样商城 五、信号接口IC/数字隔离IC 针对传统分立元件自搭方案，金升阳同样为用户准备了专用的CAN/485信号接口IC与隔离IC，pin to pin兼容国际主流IC， 国产 化解决物料断供之忧，同时满足客户高可靠性、低成本的要求。 485收发器 CAN 总线收发器 数字隔离器 六、小结 随着行业需求量的增大和技术要求的增高，相关的数字接口收发元器件产品更新迭代的速度也愈发直上。在满足性能的前提下，金升阳顺应市场 趋势 ，竭力追求高效率、高可靠性，帮助客户减少系统体积，提升系统可靠性，为不同行业的广大用户提供省心、好用的电源产品。

机器狗是一种结合了仿生学和人工智能的仿生四足机器人 ，其外形与四足动物相似，由于其运动摆脱了轮式和履带式的设计，机器狗的机动性更为强大，能够灵活地完成多种复杂的运动，并能够在不同的地理环境中自主行走，甚至穿越人类无法抵达的极限环境， 因而可用于服务、工程、安防、医疗、智能物流等领域。 根据我国《新一代人工智能发展规划》，预计到2030年，我国人工智能核心产业规模将超过1万亿元，带动相关产业规模超过10万亿元。也正是因为其广阔的市场应用前景，近几年国内科技公司纷纷入局仿生四足机器人市场。在2021年的春节联欢晚会上，宇树科技“犇犇”的亮相赚足了全国人民的眼球，而小米推出的万元机器狗“铁蛋”更是加快了仿生机器人向消费领域渗透的进程。 小米机器狗“铁蛋” | 图源小米官网 机器狗通常由主控MCU、伺服、关节电机和传感器等多种设备组成，一般采用CAN、485或其他工业以太网协议进行通讯。CAN协议是目前国际应用最广泛的现场总线之一，它采用双线串行通讯协议，可以为串行通信网络提供有效的分布式控制或实时控制。相较于其他通讯协议，CAN通讯具有鲁棒性较高、实时性强、抗干扰能力强和具备可靠的错误处理和检错机制等优势。例如，小米仿生机器人“铁蛋”中便大量使用了CAN总线技术。 小米机器狗“铁蛋”硬件架构图 | 图源网络（侵删） 随着实际应用对传输速率和带宽的要求越来越高，CAN总线渐渐显得力不从心。为了弥补CAN总线的不足并兼容传统CAN总线、减少研发和移植的成本，CAN FD应运而生。CAN FD协议引入了经过调整的CAN数据帧，每个数据帧最多支持64个字节，并支持双比特率从而提升速度。此外，CAN FD使用改进的循环冗余校验（CRC）和“受保护的填充位计数器”，从而降低了未被检测到的错误的风险。 虹科PCAN miniPCIe FD 是 PCI 高速mini插槽的 CAN 接口，能够快捷地为机器狗控制系统中的工控机或单板电脑扩展CAN通道，并确保高速率。凭借其节省空间的格式，该板卡是将嵌入式系统连接到多达四个CAN FD和CAN网络的理想解决方案。计算机和CAN侧之间有高达300伏的电流隔离。该板卡有单通道、双通道或四通道版本。 除了miniPCIe以外，虹科PCAN还提供多种不同类型的扩展接口，如USB、PCI、PCIe、M.2.、串口RS232等。它能够用于监控CAN网络，也可以发送、保存、过滤CAN报文。 虹科PCAN-miniPCIe FD的关键特性： Ÿ 1 、 2 或 4 个高速 CAN 通道（ ISO 11898-2 ） Ÿ 符合 CAN 规范 2.0 A/B 和 CAN FD 总线 Ÿ 数据字段的 CAN FD 比特率（最大 64 字节），从 25 千位 / 秒到 12 兆位 / 秒 Ÿ CAN 比特率从 25 千位 / 秒到 1 兆位 / 秒 Ÿ CAN 连接上的电流隔离高达 300 V ，每个 CAN 通道分开 Ÿ 通过总线主设备 DMA 进行数据传输 Ÿ 扩展工作温度范围： -40 至 85 ° C （ -40 至 185 ° F ）

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。