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现场总线

CAN和CAN FD总线故障诊断

  2020年05月18日  

  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2: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。

  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。

  12. 关于虹科

  广州虹科电子科技帝皇彩票开奖(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、数据采集、无线电通信与监测、网络可视化。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。

  目前在广州、北京、上海、西安、成都、武汉、深圳、香港和台湾设有分支机构。

  主要产品有:

  1、 汽车总线工具方面

  a) 德国PEAK-System的CAN/CAN FD卡,CAN/CAN FD总线分析软件,CAN/CAN FD路由器,CAN IO数采模块等;

  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干扰仪等

  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) 美国Marvintest solution基于PXI/PXIe的功能模块和系统,主要有:数字I/O、 FPGA、万用表、模拟板卡、信号源、电源、机箱、控制器、ATeasy开发软件,半导体测试系统等;

  d) 意大利AT、美国DS信号源等。

  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、 数据采集方面

  主要用于测量和/或记录温度、湿度、压力、振动,光照,CO2,4-20mA,0-10V等的传感器/变送器,数据记录仪,温度记录仪,中央环境监测系统等。

  a) 药品供应链的温度等监测解决方案:主要品牌瑞士ELPRO,PDF温度/湿度记录仪,完全符合GxP法规;

  b) 数据记录仪:主要品牌瑞士MSR(微型记录仪),欧洲Comet,瑞士ELPRO;

  c) 工业变送器和传感器:主要品牌欧洲Comet。输出可选RS232,RS485,以太网,PoE,4-20mA,0-10V,继电器;

  d) 中央环境监测系统:主要品牌瑞士ELPRO,欧洲Comet。

  5、 无线电通信与监测方面

  a) 拉脱维亚SAF的手持式频谱仪;

  b) 加拿大thinkRF的模块化频谱仪;

  c) 意大利Rover用于卫星通信的射频光纤链路、合路器/分路器、转发器矩阵、冗余开关等;

  d) 瑞典PROGIRA广播网络规划、频谱规划、在线可视化网络覆盖等的软件解决方案;

  e) 德国Novotronik用于音频、高频信号切换和分配的开关矩阵、多路耦合器、放大器等定制解决方案。

  6、网络安全与可视化

  网络可视化产品:主要品牌Cubro,Profitap,Ntop,包括网络数据包代理,分路器,旁路交换机,云交换机,网络探针,网络设备管理平台,网络流量分析器,多合一网络分析工具等;

  软件安全:主要品牌Veracode,包括静态分析SAST,动态分析DAST,软件开发组件分析SCA,交互测试分析IAST等等;

  时间同步:主要品牌Elproma,提供NTP PTP/IEEE1588 IRIG网络时间同步解决方案。

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