ARM学习(24)Can的高阶认识和错误处理

笔者来聊一下CAN协议帧的认识和错误处理。

1、CAN协议帧认识

CAN 差分信号,是经过CAN收发器转成差分信号的,CAN RX和TX是逻辑电平。CAN的基础知识,可参考笔者这边文章:ARM学习(21)STM32 外设Can的认识与驱动编写

  • CAN总线拓扑结构。

  • CAN总线上面要接120欧姆的电阻,形成闭环。

  • CAN的总线电平:

    • 显性0,CAN-H 3.5V,CAN-L 1.5V
    • 隐形1,CAN-H 2.5V,CAN-L 2.5V,

CAN的协议帧主要有:

  • 帧开始:SOF,数据帧开始,只有一个bit位,
  • 仲裁段:帧ID,根据ID进行仲裁
  • 控制段:数据长度等
  • 数据段:数据域,8字节(64bit),不够会填满发送,所以需要长度指定。
  • CRC段:对前面的字段进行CRC校验
  • ACK段:发送完成后,有节点接收会被拉低,1个bit位
  • 帧结束:EOF,帧结束,7个bit位

    逻辑分析仪抓到的CAN协议帧:

下面是:帧起始,ID,控制段

中间是:数据段和CRC段

最后是:ACK段和帧结束

2、CAN异常处理

2.1 CAN异常介绍

CAN异常处理,首先得知道CAN有哪些异常,LEC 可以指示错误信息:

  • 位填充错误
  • 格式错误
  • 确认错误,没有ACK
  • 隐形错误
  • 显性错误
  • CRC错误。

    STM32 手册上面CAN得错误寄存器编码如下所示:

    例如下图:可以看到,标红色的都代表错误,首先CRC错误,然后ACK错误,正常应该是0,EOF尾帧错误,正常应该全1,

如果CAN总线异常,那么可以增加相关寄存器打印,可以知道CAN的错误。

c 复制代码
printf("CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x%x, TSR=0x%x, IER=0x%x\r\n",CAN2->ESR,CAN2->TSR,CAN2->IER);

当然也可以通过中断触发,但是中断触发有个问题,如果总线一直异常,那么会一直触发,导致持续进中断,程序无法正常运行。

关于CAN异常中断的配置,首先需要知道异常会触发哪个中断,然后需要使能相应的中断源,以及中断函数。

CAN共计四个中断,前三个中断很容易理解,就是下图的三个中断

  • CAN_TX_IRQn:发送中断
  • CAN_RX0_IRQn:FIFO0的接收中断
  • CAN_RX1_IRQn:FIFO1的接收中断
  • CAN_SCE_IRQn:不知道什么中断

    然后下面还要一张图,显示了CAN异常触发的中断,ESR:Error State Register,异常状态寄存器,每一位都有使能位控制,左边是中断源,中间是中断控制,右边是中断处理函数,状态改变错误中断,即State Change Error Handler,SCE_Handler,所以通过这张图我们就确定了异常处理的中断函数。
  • 使能中断源
c 复制代码
......
CAN_ITConfig(CAN2, CAN_IT_ERR);
CAN_ITConfig(CAN2, CAN_IT_EWG);
CAN_ITConfig(CAN2, CAN_IT_EPV);
CAN_ITConfig(CAN2, CAN_IT_BOF);
CAN_ITConfig(CAN2, CAN_IT_LEC);
  • 使能NVIC 中断函数
c 复制代码
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = CAN2_SCE_IRQn;
NVIC_InitStructure.IRQChannelCmd =ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
  • 中断函数处理
c 复制代码
void CAN2_SCE_IRQHandler(void)
{
	printf("CAN ESR=0x%x\r\n",CAN2->ESR);
	CAN_ClearITPendingBit(CAN2, CAN_IT_ERR);
	CAN_ClearITPendingBit(CAN2, CAN_IT_EWG);
	CAN_ClearITPendingBit(CAN2, CAN_IT_EPV);
	CAN_ClearITPendingBit(CAN2, CAN_IT_BOF);
	CAN_ClearITPendingBit(CAN2, CAN_IT_LEC);
}

2.2 CAN 异常造错

  • 实验一:CAN总线只有一个节点

    按理说只有一个节点的时候,肯定会报ACK错误,因为没有节点回,将ACK信号拉低,但是测试结果发现,同时还伴有帧格式错误,还有少量的CRC错误,查阅资料发现,可能确实会存在帧格式错误,

  • 实验二:CAN 总线上面发送了一个不存在节点的报文

    一切正常,查阅资料发现,自由有节点接收,那么报文就正确发送,接收段由于过滤规则过滤掉是接收端的问题,那么ACK就会正确回,所以报文正常。

  • 实验三:CAN H接地

    发送失败,CAN离线,

  • 实验四:CAN L接地

    正常发送

  • 实验五:CAN H与L短接

    发送失败,CAN离线

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