虹科干货 | CAN与CAN FD总线常见故障诊断及解决

 

CAN总线凭借着可靠、实时、经济和灵活的优势，在汽车、工业等领域得到广泛应用，并逐渐普及到电池储能、医疗器械、智能大楼等应用场景中。随着CAN总线在越来越多领域得到应用，CAN总线测试的需求也逐渐增多。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，帮助您更加顺利地完成测试。

 

 

01

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。

 

 

 

02

线缆类型错误：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。

 

 

 

03

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

 

 

 

04

网络上只有1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：

 

 

05

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

 

 

 

06

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：采用虹科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

 

 

 

07

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、使用虹科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：

 

①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。

 

 

 

②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。

 

 

 

08

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/

采用虹科PCAN-Diag FD检测CAN/CAN FD网络的波特率。

 

 

 

09

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。在虹科PCAN-View在线监控或者虹科手持式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。