社会现场总线技术的CAN总线错误检测机制
在社会的各个方面,现场总线技术扮演着越来越重要的角色。其中,CAN总线作为一种广泛应用于工业自动化、船舶、医疗设备和其他领域的通信协议,其错误检测机制至关重要。以下是对CAN总线错误检测机制的一些关键要点。
首先,我们需要了解什么是现场总线技术。在这个背景下,CAN(控制-area网络)是一种ISO国际标准化的串行通信协议,它被广泛应用于汽车产业中,以提高安全性、舒适性和方便性,并减少环境污染。随着电子控制系统变得更加复杂,由多条总线组成的情况也越来越普遍,这增加了数据传输速度和可靠性的需求,因此诞生了CAN总线。
图1展示了在汽车中的CAN总线应用示例。这一高性能且可靠的通信协议已被认同并在工业自动化、船舶等领域得到广泛应用,被誉为现代自动化领域技术发展的一个热点焦点。
图2提供了一幅关于如何构建一个基于CAN总線网络结构的示意图,这为分布式控制系统实现实时和可靠数据交换提供了强有力的支持。
尽管如此,在实际操作中,工程师们更关注的是如何处理可能出现的问题,即错误帧。当发生这些问题时,如干扰导致通讯失败(如图3所示),或者由于终端电阻过大而无法识别数据(如图4所示),我们需要能够快速定位问题并采取措施解决它们。
为了确保数据传输过程中的准确性,设计人员会考虑到各种可能出现的问题,如位宽度失调(如图5所示)、波特率异常(如图7所示)或其他类型的干扰引起的问题,如开灯关闭时产生的人为干扰(如图6所示)。
可以将这些错误分为五大类:位错误、位填充错误、CRC错误、格式错误以及应答错误,每种类型都有其具体解释,如同附录中的“CAN 总线 错误 类型”表格一样清晰地展现出了不同类型错帧的情况及相互之间关系,以及进行校验与检测原理是什么?
当发生通讯故障时,通常会发送出错帧,其中根据其标识符不同,可分为主动报错和被动报错。如果某个节点因为自身原因而不断破坏数据帧,从而影响其他正常节点通讯,那么就需要规范每个节点都有的发送计数器和接收计数器以避免这种情况发生,并规定状态转换规则,如同“状态转换”表格一样详细地阐述了不同的状态间转变条件及变化情况:
为了避免单个设备因为硬件损坏导致连续破坏数据帧,从而影响其他正常节点通讯,而造成不可预见的情形,我们必须遵循精确定义好的规则来管理每次传输层模块上的发出的报告,并通过位流处理器监控整个系统,让它能同时监视所有正在进行的事务活动,同时还能执行同步功能以保证信息不丢失或损坏。而且,还有一项名叫 CRC 校验代码,它利用循环冗余校验码(循环冗余检验)检查是否存在任何差异,如果发现差异,就表示信息已经受到了损害,所以不能再使用它。如果没有找到差异,则意味着信息完整无缺,可以继续使用它。这就是为什么说 CAN 总线 的信号从 CAN 收发器 发送到 网络 中,同时由 接收端 进行 检测,以此达到实时接收与发送两方面同时进行检测,与 ID 仲裁功能结合起来工作,是使得这项技术成为众多企业选择之选的一个关键因素之一。此外,还有一款工具叫做 CANscope,它不仅可以分析网络,但还能帮助用户快速定位故障地点,更好地理解开发测试方法,对于提升产品质量至关重要。