怎样避免CAN总线节点设计的错误

　　摘要：CAN总线网络中，若其中一个节点出现硬件或者软件上的错误，很可能导致总线电平持续保持在显性状态，总线上所有节点均不能正常通信。在节点设计时，应该如何通过硬件手段避免这一问题发生?

　　总线值

　　CAN总线上的数据采用不归零编码方式，可具有两种互补的逻辑值之一：“显性”或“隐性”。“显性”位和“隐性”位同时传送时，总线的结果值为“显性”。比如，在执行总线的“线与”时，逻辑 0 代表“显性”，逻辑1 代表“隐性”。

　　CAN总线节点的基本组成如图1所示，当MCU的TXD引脚输出0时，总线电平为显性，若输出1，总线电平则为隐性。

　　图1 CAN节点基本组成示意图

　　TXD 显性超时

　　由于CAN总线显性电平的“支配地位”，在CAN总线组网时，若有其中一个CAN节点出现硬件或者软件上的错误，使控制器TXD引脚持续处于低电平，则会使总线电平持续保持在显性状态，总线上所有节点均不能正常通信，导致总线瘫痪。若总线节点数量众多，确定问题节点将是一项艰巨的任务。

　　带TXD显性超时保护功能的CAN收发器可以有效防止出错的CAN控制器通过发送持续的显性TXD信号将总线箝位在显性电平。

　　图2 TXD显性超时功能

　　如图2所示，带TXD显性超时保护的CAN收发器，在TXD引脚显性时间超过允许最大的时间tDOM后，发送器将被禁能，收发器输出表现为隐性状态，总线将不受该节点影响，从而保证总线的正常通信。收发器下一个显性输出只有在释放了TXD后才可以产生。

　　隔离CAN收发器

　　表1列出了常用的隔离CAN收发器。从列表可以看出，CTM1051K(A)T具有TXD显性超时保护功能，可以避免总线持续进入显性状态，保护总线正常通信。但由于tDOM的存在，收发器的最低工作位速率被限制。

　　表1 常用隔离CAN收发器

　　图3 CAN隔离收发器

　　根据 CAN 协议(ISO 11898)，除了错误帧和过载帧(允许6个相等显性位)，CAN帧报文中在5个连续相等位后，发送器自动插入一个与之互补的补码位;接收时，这个填充位被自动丢掉。例如，5个连续的高电平位后，CAN自动插入一个低电平位。因此，TXD只允许最多11个连续的显性位，最坏的情况是一个错误帧紧接在5个连续的显性位后，即tDOM的最小值要求收发器的最小位速率必须大于36.7kbit/s。