Miumi Blogger: CANBus

CAN bus (Controller Area Network) - Signal Measure

● CAN Signal Measure

● 8 Byte Data TX

CAN bus (Controller Area Network) - Bit Encoding

● CAN bus Non-Return-to-Zero-Coding

● CAN bus Bit-Stuffing Rule

● CAN bus Bit-Timing

● CAN bus Sub-Bit Segments

每一個 Bit Timing Segment 是由整數個單位時間所組成, 稱為 Time Quanta (TQ)
TQ 設定為 2*(BRP + 1 )*(Tosc) -> (Tosc = 1/Fosc)
更改Baud Rate的預除器(BRP) 將變更TQ 的時間 (Min = 1:1, Max = 1:64)

● CAN bus Practical Bus Length

● CAN bus Resynchronization (1)

● CAN bus Resynchronization (2)

CAN bus (Controller Area Network) - Error Handling(2)

● CAN bus Error Handling - Error States of CAN Node

每一個 CAN node 都有各自獨立的傳送以及接收錯誤計數器 :
TEC ( Transmit Error Counter )
REC ( Receive Error Counter )
CAN 協定根據Error Counter 的內容將錯誤狀態分為三種 :
Error Active、Error Passive、Bus-Off
根據 Node 的狀態不同, 控制 CAN Bus 的能力也跟著調整 ( Active > Passive > Bus-Off )
如果到達了 Bus-Off 的狀態條件 (TEC>255), CAN node將自身設定為完全離線狀態
進入Bus-Off狀態的Node ; CAN 定義了Recovery的程序以便使其重回到Active狀態

● Error-Active :
CAN node可以主動地傳送或接收訊息(messages)和Error-Frames(一般正常的工作模式)
偵測到錯誤時，CAN Node 將送出正常 Error Frame( 6 個 Dominate 位元的 Active Error Flag)
的方式將正傳送中的 message 中斷掉
這樣的做法違反了Bit-Stuffing的原則，所以其他的CAN Node也將產生它們自己的Error Frames(稱為錯誤回應旗標 -> Error Echo Flags)。
每當偵測到有錯誤發生, 適當的錯誤計數器，一旦Error Frame 完成後，bus 的活動又回到正常狀態，Message 將會被重新傳送

● Error-Passive :
當TEC或REC計數器超過了127，CAN Node變進入Error-Passive的狀態
Passive Error Flags的Error Frames將不會影響傳送中的 Message
當Error Frame完成後,處於Error-Passive的Node會等到以下條件符合才會被致能傳送
在Dominate位元之後有3個Recessive位元(Intermission)加上8個Recessive位元的時間長(Suspend Transmission)

● CAN bus Error Handling - Passive Error Frame

● CAN bus Error Handling - Suspend Passive Transmission

● Bus-Off :

當TEC計數器值超過 255，控制器將進入Bus-Off狀態

CAN Node將無法傳送或接收任何的Message或錯誤狀態

經過以下的程序，CAN Node可再度回到Error Active的狀態

接收到正確的Bus Recovery程序(11個連續的Recessive位元發生128次)

經由硬體或軟體的重置動作。

將控制器設定成Configuration Mode

● CAN bus Error Handling - Transmit Error Counter

● CAN bus Error Handling - Receive Error Counter

● 錯誤偵測的的重點整理

CAN Nodes可依錯誤的嚴重程度來自動地減少它們對Bus的控制能力

不同Error-States間的差異在於錯誤的Node該如何被限制行為

CAN對錯誤時的能力限制(Fault Confinement)可防止有缺陷的Node使得整個網路當掉

● CAN bus Overload Frame

當一個Node需要較多的時間來處理所接收的資料時,便送出Overload Frame

當間隔位元少於規定值時(最少要 3 個 recessive bits)也會發生

間隔位元(Intermission)使CAN Node有時間做內部資料處理

● Interframe Space

幀間空間包括Intermission、Bus idel

如果是"Error-Passive"的Node要發送報文時，Interframe Space除了Intermission、Bus idel，

還包括Suspend Transmission

不是“錯誤被動”的Node，Interframe Space如下 :

是“錯誤被動”的Node，Interframe Space如下 :

CAN bus (Controller Area Network) - Error Handling(1)

● CAN bus Error Handling - Globalization of Local Errors

● CAN bus Error Handling - Active Error Frame
Active error flag : 6 個連續的“顯性”位元組成
Passive error flag : 6 個連續的“隱性”位元組成

● CAN bus Error Handling - Bit-Stuffing Error

CAN 的協定明確的定義不可以有超過 5 個狀態相同的 bit連續發生，若有則須要於 5 個相同的 bit 後補一個反相的 bit，在接收的過濾器中這個額外的Bit會被排除如果有 6 相同的 bit 在 SOF 以及 CRC Delimiter 間連續發生, 則被視為違反了位元填充 ( bit Stuffing ) 的原則，將產生Error Frame 來回應偵測到的錯誤，原先的 message 將在 Error Frame 結束後重送

● CAN bus Error Handling - Bit Error

送出隱性訊號被顯性訊號覆蓋，標示符與應答段例外

當傳送端發現它送出的信號與實際出現在CAN Bus 上的不同, 則判斷有Bit Error 發生

● CAN bus Error Handling - CRC Error

15-bit 的CRC 會自動的被加入被傳送中的Message 之CRC 欄位中所有node 皆接收Message, 並計算CRC 後與接收到的CRC 資料相比對若兩者CRC 不相等則視為發生CRC 錯誤並且產生一個Error Frame原先的 message 將在 Error Frame 結束後重送

● CAN bus Error Handling - Acknowledgement Error

傳送中的 Node 在Ack Slot 時檢查Ack位元，此時它送出一個Recessive位元並檢查是否有收到Dominant位元，如果偵測到dominant 位元發生，表示至少有一個node 已正確地收到Message

否則，將視為有Ack 錯誤發生，將產生一個“示誤封包(Error Message)”並重新傳送此次的資料

● CAN bus Error Handling - Form Error

任一個Node 在CRC Delimiter，AckDelimiter，End of Frame (EOF) field 的間隔偵測到有dominate 位元則產生一個Error Frame 來指明發生了Form Error，原先的message 將在Error Frame 結束後重送

CAN bus (Controller Area Network) - Remote Frame

● CAN bus Remote Frame
與 Data Frame 一樣 , 有兩種型式的 Remote Frame，依據不同版本的 CAN 協定規範而有差異，但新版本可相容於舊的版本

RTR=1，表向遠端要求資料的遠程格式Remote Transmit Request Frame
DLC3 ~ DLC0為所需回傳資料的Data bytes。且此格式無資料段Data Filed

CAN bus (Controller Area Network) - Data Frame

● CAN bus Data Frame - 兩種型式

● Standard Data Frame

● Extended Data Frame

◎ CAN bus Data Frame - SOF (Start of Frame)
起始位元Start of Frame(SOF)一定是 "0"，表示節點要開始傳送報文出去
◎ CAN bus Data Frame - Arbitration Field
Arbitration Field的功用為優先權的判斷與資料接收與否的識
RTR為傳送或遠程要求的判斷位元，當RTR= 0 表示傳 Data 出去，RTR=1 表示要求遠方傳資料回來