如何快速实现CAN总线故障定位？这3种方法了解下！

Ber_thaw99

总线故障

" W( |1 `2 c  y3 |

CAN总线故障的原因多种多样，如节点发送周期异常、节点掉线甚至整条总线被拖垮。一个故障节点或者隐患节点往往会危害到整个产品的安全，如新能源车的控制总线中，故障节点导致仪表盘数据更新滞后、显示错误导致司机判断错误引发道路安全事故。

7 ?, b  O$ w! [/ y" f% K2 T

( F6 c& ~7 `0 k+ R$ ]! R- t

图1 总线故障案例

* N9 R: }, A. b" i8 C. d. r. P) b
1 ?% |2 y/ S$ n- b& V* k

  故障定位方法

& {" f5 r& E" T' i

方法一：将CAN节点一个一个往总线上接，每接一个节点后观察、测试总线通信状况。该方法相信是绝大多数现场应用工程师都有尝试，往往可以零成本揪出问题节点。以上方法虽然非常简单，但弊端也很多。其一，当总线节点过多或者总线布线复杂时往往使工程师抓狂；其二，假如故障原因是各节点容抗、阻抗控制不好导致的，往往多个节点的累积效应才导致问题出现，因此最后一个挂上去且总线出问题的节点不可避免要“背锅”。

7 t! d! b; T0 z+ u' e$ r1 p

- B( E, R. p. P6 d
" i, {0 R, g0 y6 _( o4 x

图2 节点依次接入总线

* u9 ?* Y  K5 X: D3 V8 P" F

$ z1 @9 T/ m% }  N( u
5 S  G( L# P1 ?" `

方法二：根据特征电平判断错误原因。从波形上对通信错误的诊断往往是最直接、高效的，但这依赖丰富的现场经验，笔者此处列举几个CAN波形案例供参考。

9 j, \6 z; ^# A" c$ C2 y: ]

/ o7 z) g( `- V- }- ~

图3错误帧是在帧结束位置出现电平台阶。此错误由主动错误标志+错误标志叠加而成，二次抬高的是?6?个连续显性电平，因某节点错误后全局通知，各节点错误标志叠加造成的。通常，当节点受较强的电磁场干扰后易发生此类错误，如变频器、逆变器、电机等功率器件。此时，我们亦可配合FFT分析工具分析干扰频点，以此定位到干扰源并屏蔽它，如图4。

图3 帧结束波形台阶

  F6 z+ }* u$ e% C

. O" N8 Q5 n& E

图4 FFT分析干扰频点

# G" \9 {0 s0 @( W
6 h$ K* N" _6 K8 n3 r2 B, @

- l( B# a, ]- c  F; i" X  X* q+ `
# W- K6 Y! \9 d7 P- _

图5错误帧波形边沿出现抖动，此错误一般是长分支导致。在一字型总线网络拓扑布线完整且两端各匹配120欧终端电阻情况下，为了再将远端新节点接入网络使用一根较长通信线直接接入CAN网络，此节点将带来长分支问题。一般地，长分支仍需要做阻抗匹配，更好的方式是从两端延长通信线接上该节点，仍“手挽手”保持一字型网络拓扑。

6 M9 U" h+ L, }- A; i' D
8 r8 q9 D1 u* o7 W

图5 长分支导致边沿抖动

+ m0 f. t6 S+ a

' A  j9 Q2 t7 W1 d+ ]+ [7 ~! W! U7 l

/ m9 T8 D; A# T
9 |' o' m$ Z( ~/ R

图6波特率异常（位宽度从2us突然变成1.6us），导致位错误引起错误帧。位宽的不稳定是波特率不稳定导致的，最有可能的原因是晶振问题，建议更换晶振测试。

' B8 Z4 L5 s: |" h2 Y6 M

" e: q; k' M2 l# N" _1 W

图6 波特率偏差引起错误帧

! ]) T: C( C" s/ Q1 ?4 B; [

# I1 p8 s2 i" G% M

方法三：使用CAN转换器或接口类产品辅助排查。简单的故障排查一般我们采用USBCAN卡解决，通过抓取总线上的报文分析故障节点。极端情况下，一个故障节点往往能直接拖垮一个总线，总线上将无任何数据，此时怎么通过抓取报文解决问题呢？通过一个多路的CAN集线器能解决以上问题。CAN集线器的每个CAN接口都是一个独立的CAN节点，一路CAN的严重故障不会导致所有节点不能进行数据收发，此时不能正常发出数据的节点可判定为故障节点。

5 }5 I1 @; [/ z4 C
1 b& T& Y* }8 d. P8 b" p

2 ^4 Y7 h9 c. h4 F
3 ~7 w$ j$ O, i% Z6 O3 x0 M6 y; j

图7 CANHUB提供8路独立CAN网络

1 Y6 Q1 ?" L0 y! M1 p1 }1 }

8 g0 r1 v0 J; Z3 `
4 C( G$ j3 Q7 ^

  总结

# n* I+ k" D% p2 `# D

以上内容为工程师呈现几种常用的CAN总线故障定位方法，从便捷、成本、高效方面考虑，笔者优先推荐方法三。此外，CAN集线器也兼顾中继器、信号放大器的作用，把多个节点拆分到不同独立的CAN总线上能消除负载集中，有效减小总线故障的发生。若您有更好的CAN总线故障排查方法可在文章下方留言，与广大工程师交流分享。

2 x3 M) m1 }& z0 @$ i
0 ^+ A, m% M$ b: k$ D# \6 x% I

图8 CANHub-AS8应用实例

8 T9 X8 W5 L. s, @6 m2 Q' V

( g  S, E+ P3 e; f" l$ Q