CAN節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性得益于其強(qiáng)大的錯誤管理機(jī)制。上一篇文章我們介紹了CAN控制器的錯誤管理機(jī)制的工作原理（點(diǎn)擊閱讀）。本文將基于其工作原理及ISO16845-1：2016標(biāo)準(zhǔn)，為大家介紹使用ZPS-CANFD設(shè)備驗證CAN控制器的錯誤響應(yīng)過程。

CAN控制器的錯誤管理機(jī)制是保障CAN總線通信可靠性的關(guān)鍵機(jī)制，它能檢測并處理多種錯誤情況，即位錯誤、填充錯誤、CRC錯誤、格式錯誤以及ACK錯誤，并及時地響應(yīng)錯誤幀，另外通過錯誤計數(shù)器的數(shù)值（發(fā)送錯誤計數(shù)器TEC，接收錯誤計數(shù)器REC），它可以判斷自身通信狀態(tài)，如主動錯誤、被動錯誤和總線關(guān)閉，從而采取不同應(yīng)對策略。
在CAN網(wǎng)絡(luò)里，CAN節(jié)點(diǎn)既可以作為發(fā)送節(jié)點(diǎn)，也可以作為接收節(jié)點(diǎn)，當(dāng)總線上出現(xiàn)錯誤時，可能是作為發(fā)送節(jié)點(diǎn)報出的錯誤，也可能是作為接收節(jié)點(diǎn)報出的錯誤，所以驗證CAN控制器錯誤處理機(jī)制，需要從發(fā)送和接收兩個方向進(jìn)行測試。本文通過使用ZPS-CANFD設(shè)備提供的發(fā)送干擾和接收干擾功能，進(jìn)行總線的錯誤注入，結(jié)合報文接收、報文解碼窗口觀察總線情況，分析錯誤幀的產(chǎn)生和錯誤計數(shù)器動作是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 ZPS-CANFD功能開啟界面

接收錯誤響應(yīng)能力驗證

在CAN控制器的運(yùn)行機(jī)制中，當(dāng)面對不同的接收錯誤時，錯誤響應(yīng)位置與REC增量存在一定的差異，部分錯誤發(fā)生后，下一位便緊跟錯誤標(biāo)志位；而另一些錯誤出現(xiàn)后，要在隨后幾位才開始呈現(xiàn)錯誤標(biāo)志位。在REC增量方面，不同錯誤導(dǎo)致的結(jié)果也各不相同，有的錯誤讓REC以1為單位進(jìn)行遞增，有的使其以8為單位進(jìn)行遞增，還有的情況下REC保持不變。接下來我們將通過兩個實(shí)例，介紹不同錯誤情形下，CAN控制器的接收錯誤檢測結(jié)果以及REC增量是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)例一：CRC錯誤

1、驗證目的

①觀察出現(xiàn)CRC錯誤之后，錯誤幀生成位置是否符合標(biāo)準(zhǔn)；②觀察出現(xiàn)錯誤幀之后，REC遞增是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

2、預(yù)期結(jié)果

①根據(jù)ISO16845-1:2016（E）標(biāo)準(zhǔn)中7.2.5小節(jié)要求，當(dāng)DUT接收到CRC錯誤（CANFD幀的）之后，它將生成一個有效的錯誤幀，從CRC定界符后的第四位開始；②根據(jù)ISO16845-1:2016（E）標(biāo)準(zhǔn)中7.6.10小節(jié)要求，當(dāng)DUT生成一幀錯誤幀后，它的REC應(yīng)增加1。

3、硬件準(zhǔn)備

ZPS-CANFD作為測量設(shè)備，簡稱ZPS。USBCANFD-200U作為被測設(shè)備，簡稱DUT。

4、軟件準(zhǔn)備

打開ZPS和DUT的軟件，進(jìn)行CAN通道參數(shù)的匹配（如波特率、終端電阻），并開啟CAN通道，進(jìn)行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)交互，ZPS參數(shù)設(shè)置如圖2所示。

圖2 波特率匹配注：

1、總線允許，代表CAN1通道啟動；

2、ZPS的工作模式選擇“只聽?wèi)?yīng)答模式”，ZPS不會回應(yīng)錯誤幀，可以便于在對錯誤幀的波形分析時，只看到DUT發(fā)送的錯誤幀。

5、錯誤注

入打開ZPS軟件的報文發(fā)送窗口，添加任意報文（例如ID 100的CANFD幀），然后點(diǎn)開高級按鈕，勾選“發(fā)送干擾”，將干擾位置選擇“自定義”，干擾類型選擇“單位干擾”，干擾光標(biāo)移到CRC的某個位，如圖3所示。

圖3 發(fā)送CRC錯誤注：CANFD幀的CRC場有固定填充位，所以發(fā)送CRC錯誤時，干擾光標(biāo)不能選擇固定填充位，且需離它遠(yuǎn)一些，否者會發(fā)送CRC固定填充位錯誤，這樣就不符合該測試項的預(yù)期了。

6、驗證結(jié)果

①在ZPS軟件界面，觀察錯誤幀的波形，當(dāng)DUT接收到CRC錯誤后，它的錯誤幀從CRC定界符后的第四位開始發(fā)出，符合標(biāo)準(zhǔn)。如圖4、圖5所示，對比正確幀和錯誤幀的CRC定界符位置可以看出。

圖4 正確CANFD幀時，CRC起始~CRC定界符寬度：23us

圖5 DUT在CRC定界符后第四位開始發(fā)出錯誤幀注：主動錯誤幀格式：6個顯性位+8個隱性位。
②查看DUT軟件界面的錯誤信息，觀察到當(dāng)出現(xiàn)一幀錯誤幀時，REC+1，兩幀錯誤幀時，REC+2，以此類推，符合標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 REC遞增結(jié)果顯示

實(shí)例二：EOF錯誤

1、驗證目的

①觀察出現(xiàn)EOF錯誤之后，錯誤幀生成位置是否符合標(biāo)準(zhǔn)；②觀察出現(xiàn)錯誤幀之后，REC遞增是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

2、預(yù)期結(jié)果

①根據(jù)ISO16845-1:2016（E）標(biāo)準(zhǔn)中7.2.10小節(jié)要求，當(dāng)DUT接收到EOF錯誤時，它將生成一個有效的錯誤幀，從損壞位的下一位位置開始。②根據(jù)ISO16845-1:2016（E）標(biāo)準(zhǔn)中7.6.14小節(jié)和ISO 11898-1:2015(E)標(biāo)準(zhǔn)中12.1.4.2小節(jié)描述，若REC起始值為0，接收節(jié)點(diǎn)ACK發(fā)送成功，REC保持為0，若REC起始值大于0，接收節(jié)點(diǎn)ACK發(fā)送成功，REC減1。③根據(jù)ISO16845-1:2016（E）標(biāo)準(zhǔn)中7.6.8小節(jié)要求，當(dāng)DUT生成一幀錯誤幀后，它的REC應(yīng)增加1。

3、硬件準(zhǔn)備同上。

4、軟件準(zhǔn)備同上。

5、錯誤注入打開ZPS-CANFD（1）軟件的報文發(fā)送窗口，添加任意報文，然后點(diǎn)開高級按鈕，勾選“發(fā)送干擾”，將干擾位置選擇“自定義”，干擾類型選擇“單位干擾”，干擾光標(biāo)移到EOF位，如圖7所示。

圖7 發(fā)送EOF錯誤

6、驗證結(jié)果

①在ZPS軟件界面，觀察錯誤幀的波形，當(dāng)DUT接收到EOF錯誤后，錯誤幀在該位之后的第一位開始發(fā)出，符合標(biāo)準(zhǔn)，如圖8所示。

圖8 DUT在EOF損壞位后第一位開始發(fā)出錯誤幀

②查看DUT軟件界面的錯誤信息，觀察到當(dāng)出現(xiàn)一幀錯誤幀時，REC保持初始值，符合標(biāo)準(zhǔn)。例如REC初始值為1，因為EOF錯誤出現(xiàn)在ACK之后，ACK發(fā)送成功，REC-1，EOF錯誤，REC+1，所以，REC值不變。

圖9 REC遞增結(jié)果顯示

發(fā)送錯誤響應(yīng)能力驗證

在CAN控制器的運(yùn)行機(jī)制中，當(dāng)面對不同的發(fā)送錯誤時，它的錯誤響應(yīng)一般在錯誤出現(xiàn)后，下一位便緊跟錯誤標(biāo)志位。在TEC增量方面，錯誤幀的產(chǎn)生會讓TEC以8為單位進(jìn)行遞增。接下來我們將通過一個實(shí)例，介紹在錯誤情形下，CAN控制器的發(fā)送錯誤檢測結(jié)果以及TEC增量是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)例一：CRC定界符錯誤

1、驗證目的

①觀察出現(xiàn)CRC定界符錯誤之后，錯誤幀生成位置是否符合標(biāo)準(zhǔn)。②觀察出現(xiàn)錯誤幀之后，TEC遞增是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

2、預(yù)期結(jié)果

①根據(jù)ISO16845-1:2016（E）標(biāo)準(zhǔn)中8.2.5小節(jié)要求，當(dāng)DUT發(fā)送報文的CRC定界符位被破壞之后，它將生成一個有效的錯誤幀，從損壞位的下一位位置開始。②根據(jù)ISO16845-1:2016（E）標(biāo)準(zhǔn)中8.6.7小節(jié)要求，當(dāng)DUT生成一幀錯誤幀后，它的TEC應(yīng)增加8。

3、硬件準(zhǔn)備

同上。

4、軟件準(zhǔn)備

打開ZPS和DUT的軟件，進(jìn)行CAN通道參數(shù)的匹配（如波特率、終端電阻），如圖 2所示，并開啟CAN通道，ZPS接收DUT發(fā)送的報文。DUT發(fā)送數(shù)據(jù)如圖10所示。

圖10 DUT發(fā)送幀

5、錯誤注入

打開ZPS軟件的被動接收干擾窗口，按照DUT發(fā)送的報文，設(shè)置幀數(shù)據(jù)、干擾位置，即設(shè)置模版，然后將干擾光標(biāo)放到“CRC定界符”位，再將干擾類型選擇為“隱性干擾為顯性”并啟動干擾，如圖11所示。

圖11 CRC定界符位干擾

6、驗證結(jié)果

①在ZPS軟件界面，觀察錯誤幀的波形，當(dāng)DUT的CRC定界符位被干擾后，它的錯誤幀在該位之后的第一位開始發(fā)出，符合標(biāo)準(zhǔn)，如圖12所示。

圖12 DUT在CRC定界符后第一位開始發(fā)出錯誤幀

②查看DUT軟件界面的錯誤信息，觀察到當(dāng)發(fā)送一幀錯誤幀時，它的TEC+8，以此類推，符合標(biāo)準(zhǔn)。圖13 TEC遞增結(jié)果顯示