CAN总线错误帧长得啥样?怎么产生?

本文详细阐述了CAN总线波特率不匹配引起错误帧的现象及原因,通过实例分析了如何识别并解决此类问题,最终通过调整波特率确保了通讯的成功。

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 前两天,帮一个客户调试CAN总线,他的板子发数,USBCAN接收,但是总是调试不成。我接上示波器,量一下CANH与CANL之间的波形,发现他板子不连接USBCAN接口卡时,波形是正确的;可是一旦连接上USBCAN以后,波形就成了以下这个样子:

              CAN总线错误帧长得啥样?怎么产生?

    就是刚发了第一个显性位之后,就有个阶梯的电压下降,然后保持几个位后,恢复到隐性电平,过了一会,才有正常的波形出来,可是这个帧只剩下一半了,肯定不可能发送成功。

    我开始以为是收发器不匹配,换了几个收发器都是一样的。突然我想到这个很像错误帧。既然有错误帧,那就说明可能波特率不对。仔细看了程序,发现波特率是12M下算出来的,而晶振却用了16M。立马调整波特率,OK。通讯成功。 那个阶梯的波形也没有了。

    所以可以肯定,那就是一个错误帧。但为什么有个阶梯呢?答案很简单,因为CAN通讯的两个节点的收发器的电源不同,比如,发送节点的电压稍微高点,那么其CANH被拉高时电压也高,故显性位输出时,差分电压也高。所以当发送节点发送的显性位被接收节点接收后,接收节点发现波特率不匹配,则马上发出错误帧(6个位的显性电平),但是接收节点电压稍微低,故差分电压也小一点,所以产生了一个“阶梯”。

    下面为错误帧的定义:

                        CAN总线错误帧长得啥样?怎么产生?

     错误帧是节点收到信息,被认为错误时,而向总线广播的一种帧。比如前面这个错误帧的作用就是:接收节点通知发送节点:你的发送有主动错误,你的发送错误计数器要加8;同时接收节点的接收错误计数器要加1。

     这样,不同波特率的总线下,少数不同波特率的发送节点总是先退出总线(错误计数器达256时,进入总线关闭状态),保证了其他节点的正常通讯。

<think>我们正在讨论CAN总线协议控制电机。根据引用内容,CAN网络节点包括CAN控制器(通常由MCU如STM32提供)和CAN收发器(专用芯片)。控制器与收发器通过CAN_Tx和CAN_Rx连接,收发器则通过CAN_High和CAN_Low连接到总线。用户意图:使用CAN总线发送数据控制电机,涉及嵌入式开发。步骤:1.硬件连接:确保MCU(如STM32)的CAN控制器通过CAN_Tx和CAN_Rx连接到CAN收发器,收发器连接到CAN总线的CAN_H和CAN_L。电机控制器作为另一个CAN节点连接到同一总线。2.配置MCU的CAN控制器:-设置波特率(如500kbps)-设置工作模式(正常模式)-配置过滤器(根据需求接收特定ID的)3.定义CAN数据:-标准(11位标识符)或扩展(29位标识符)-数据长度(0-8字节)-数据内容:控制指令(如启停、速度、方向等)4.发送数据:-将数据填入发送邮箱-请求发送-等待发送完成5.电机控制器节点:接收并解析CAN,执行相应动作。示例(伪代码):```c//初始化CANCAN_InitTypeDefCAN_InitStruct;CAN_InitStruct.Mode=CAN_MODE_NORMAL;CAN_InitStruct.BaudRate=500000;//500kbpsCAN_Init(CAN1,&CAN_InitStruct);//定义发送报文CanTxMsgTxMessage;TxMessage.StdId=0x321;//标准标识符TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA;//数据TxMessage.IDE=CAN_ID_STD;//标准TxMessage.DLC=2;//数据长度2字节TxMessage.Data[0]=0x01;//指令:启动TxMessage.Data[1]=100;//速度值//发送CAN_Transmit(CAN1,&TxMessage);```注意:具体函数和寄存器名称取决于MCU型号和库函数版本。相关问题:1.CAN总线如何避免冲突?2.如何设置CAN过滤器和屏蔽器?3.CAN总线错误处理机制是什么?4.如何通过CAN总线接收电机的反馈数据?</think>### 如何使用CAN总线协议发送数据控制电机 #### 1. **硬件连接准备** - **MCU控制器**:STM32等微控制器内置CAN控制器,通过`CAN_Tx`和`CAN_Rx`引脚连接收发器[^1]。 - **CAN收发器**:如MCP2551/TJA1050芯片,连接总线`CAN_High`和`CAN_Low`线[^1]。 - **电机控制器**:作为目标节点接入同一CAN总线,需支持CAN协议(如工业伺服驱动器)。 #### 2. **配置CAN通信参数** ```c // STM32 HAL库配置示例 CAN_HandleTypeDef hcan; hcan.Instance = CAN1; hcan.Init.Prescaler = 6; // 时钟分频 hcan.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL; hcan.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ; hcan.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_13TQ; hcan.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_2TQ; hcan.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE; hcan.Init.AutoBusOff = DISABLE; hcan.Init.AutoWakeUp = DISABLE; hcan.Init.AutoRetransmission = ENABLE; // 自动重传 hcan.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE; hcan.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE; HAL_CAN_Init(&hcan); // 初始化 ``` - **波特率计算**: 若时钟48MHz,目标波特率500kbps: $$ \text{波特率} = \frac{\text{时钟}}{\text{Prescaler} \times (\text{BS1} + \text{BS2} + 1)} $$ 代入得:$ \frac{48\text{MHz}}{6 \times (13+2+1)} = 500\text{kbps} $ #### 3. **构建电机控制数据** CAN标准结构: | 字段 | 说明 | 电机控制示例 | |-------------|-----------------------|----------------------| | 标识符 (11位) | 节点地址/指令类型 | `0x201`(电机ID 1) | | 数据长度 (DLC) | 0-8字节 | 4字节 | | 数据域 | 控制指令 | `[0x01, 0x64, 0x00, 0x00]`<br>(启动+速度100) | #### 4. **发送数据代码实现** ```c // STM32发送函数 CAN_TxHeaderTypeDef txHeader; uint8_t data[4] = {0x01, 0x64, 0x00, 0x00}; // 启动+速度100 txHeader.StdId = 0x201; // 目标电机ID txHeader.RTR = CAN_RTR_DATA; // 数据 txHeader.IDE = CAN_ID_STD; // 标准 txHeader.DLC = 4; // 数据长度 txHeader.TransmitGlobalTime = DISABLE; uint32_t mailbox; HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan, &txHeader, data, &mailbox); ``` #### 5. **关键注意事项** 1. **终端电阻**:总线两端需加120Ω电阻匹配阻抗。 2. **错误处理**:启用自动重传(`AutoRetransmission=ENABLE`)应对总线冲突。 3. **实时性**:使用`CAN_ID_EXT`扩展(29位ID)支持更多设备。 4. **安全机制**:添加CRC校验或安全指令(如急停指令`0x00`)。 #### 6. **调试建议** - 用逻辑分析仪捕获`CAN_High/CAN_Low`波形验证数据。 - 电机控制器需预先配置: - 匹配波特率 - 分配节点ID - 解析指令格式(如字节0=启停,字节1=速度) > **应用场景**:工业机械臂(多电机协同)、电动汽车电驱系统、智能仓储AGV小车等[^1]。
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