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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