ARM学习（24）Can的高阶认识和错误处理-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了ARM学习（24）Can的高阶认识和错误处理。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

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，都是隐形位

逻辑分析仪抓到的CAN协议帧：

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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，关于ACK段，用来确认是否接收正常

ACK槽内，发送单元，首先发送隐形电平为1，类似于拉高电平，
然后接收单元在ACK槽时间内发送显性，类似于拉低电平，证明数据有接收单元收到，
如果没有接收单元收到，则电平一直为隐形，

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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。

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

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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。

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使能中断源

......
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

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = CAN2_SCE_IRQn;
NVIC_InitStructure.IRQChannelCmd =ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

中断函数处理

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);
}

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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，

要看这个问题，需要知道CAN错误帧这种机制。当发送单元发现没有节点接收数据时，就会把错误帧发送到总线上面。

错误帧的格式如下图所示，

主动错误，6个显示标志位，就是低电平
被动错误，6个隐形标志位，就是高电平，
主动错误时，累计错误少的时候，小于128，错误多了就成了被动错误，大于127
观察下图，可以看到其时6个显性电平，为主动错误，因为是只发送了一帧，
观察下面的log，也看到了TEC = 8，10，18，20，…一直到了80，
标志位也从警告错误标志变成了被动错误标志，
ACK的检测是由发送单元检测，如下图所示，所以错误帧也是发送单元发送的。
如果发送错误帧，则会影响原来的帧格式，导致最后的EOF，不是7个隐形电平，导致CAN帧格式错误。
被动错误之后，EOF正常，没有帧格式错误，两种情况，没有上报错误帧，或者上报的错误帧是隐形电平。

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14-03-30-280:CAN_FLAG_LEC
14-03-30-281:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x80030 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-32-225:CAN_FLAG_LEC
14-03-32-225:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x100030 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-32-942:CAN_FLAG_LEC
14-03-32-943:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x180030 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-33-512:CAN_FLAG_LEC
14-03-33-512:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x200030 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-33-944:CAN_FLAG_LEC
14-03-33-944:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x280030 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-34-379:CAN_FLAG_LEC
14-03-34-379:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x300030 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-34-844:CAN_FLAG_LEC
14-03-34-844:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x380030 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-35-306:CAN_FLAG_LEC
14-03-35-306:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x400030 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-35-756:CAN_FLAG_LEC
14-03-35-756:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x480030 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-36-190:CAN_FLAG_LEC
14-03-36-190:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x500030 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-36-653:CAN_FLAG_LEC
14-03-36-653:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x580030 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-37-038:CAN_FLAG_EWG
14-03-37-038:CAN_FLAG_LEC
14-03-37-038:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x600031 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-37-488:CAN_FLAG_EWG
14-03-37-488:CAN_FLAG_LEC
14-03-37-489:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x680031 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-37-921:CAN_FLAG_EWG
14-03-37-921:CAN_FLAG_LEC
14-03-37-922:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x700031 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-38-402:CAN_FLAG_EWG
14-03-38-402:CAN_FLAG_LEC
14-03-38-402:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x780031 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-38-864:CAN_FLAG_EWG
14-03-38-864:CAN_FLAG_EPV
14-03-38-864:CAN_FLAG_LEC
14-03-38-883:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x800033 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-39-350:CAN_FLAG_EWG
14-03-39-350:CAN_FLAG_EPV
14-03-39-350:CAN_FLAG_LEC
14-03-39-364:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x800033 TSR=0x1c000009 IER=0x2

14-03-39-868:CAN_FLAG_EWG
14-03-39-868:CAN_FLAG_EPV
14-03-39-868:CAN_FLAG_LEC
14-03-39-886:ERR_CAN_TX_TIMEOUT, ESR=0x800033 TSR=0x1c000009 IER=0x2

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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（BOF： bus offline），没有波形，总线错误，显性错误
实验四：CAN L接地
正常发送，需要继续研究
实验五：CAN H与L短接
发送失败，CAN离线（BOF： bus offline），没有波形
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