CAN报文的错误类型


前言

CAN报文的错误帧和错误类型问起来很多人容易混淆概念。一句话概述就是:由于各种原因造成CAN报文在总线上传输时出现错误,错误类型可能是位错误、CRC错误、ACK错误、格式错误、填充错误,检测到错误产生后就会发送错误帧(主动错误帧、被动错误帧)在总线上进行广播。错误帧是对CAN报文错误的处理。本文主要介绍一下CAN报文的几种错误类型,以及各种的错误检测。


一、错误类型

●位错误
定义:发送节点在发送时检测总线电平与发送电平不一致。
举例:发送节点发送0,检测到1,即为位错误。

●填充错误
定义:传输信号违反未填充规则。
举例:CAN报文发送每5个相同位填充1个相反位,若填充的非相反位,即触发填充错误。

●ACK错误
定义:发送节点在ACK位没有接收到应答信号,即一直为0。
举例:发送节点没有收到ACK=1的应答,触发ACK错误。

●格式错误
定义:传输的数据帧格式不合法,即与任何一种协议定义的帧格式不符。
举例:如CRC界定符、ACK界定符、帧结束都是隐性位,若检测到显性位即为格式错误。
特例:接收节点在帧结束EOF最后一位检测到显性位,不认为是格式错误,而认为是超载帧的开始,而发送节点认为是格式错误。

●CRC错误
定义:接收节点计算的CRC值与发送的CRC值不一致。
举例:CRC计算后的值不等于发送值,触发CRC错误。

只能发送节点检测的错误:位错误、ACK错误。
只能接收节点检测的错误:CRC错误。
收发节点均能检测的错误:填充错误、格式错误。

二、错误检测范围

在这里插入图片描述
如上图给出的范围定义:
●位错误
检测范围:帧起始SOF到帧结束EOF。

●填充错误
检测范围:帧起始SOF到CRC。

●ACK错误
检测范围:ACK位。

●格式错误
检测范围:CRC界定符、ACK界定符、帧结束EOF。

●CRC错误
检测范围:CRC场位。

通过了解CAN报文的错误类型及检测范围,对CAN测试过程中分析定位报文错误原因有一定的促进作用。例如某一帧报文周期性的出错在某个固定bit位,通过错误类型去判断出现错误帧的原因到底是ECU收发器等硬件问题导致的没有按照CAN报文格式进行正确的数据发送、仿真报文CRC&Rollingcounter计算值不正确导致的CRC错误还是外部干扰导致的数据传输出错,至少能够有思路去分析。

<think>好的,我现在需要回答用户关于“CAN报文数据类型”的问题。首先,我得回想一下自己对CAN总线的了解,确保信息准确。CAN(Controller Area Network)是一种广泛应用于汽车和工业领域的串行通信协议,它的报文结构包括不同的部分,其中数据类型是关键。 用户可能想知道CAN报文中有哪些数据类型,或者数据是如何在报文中表示的。首先,我应该明确CAN报文的基本结构,然后逐一解释每个部分的数据类型和作用。 我记得CAN报文主要由帧起始、仲裁字段、控制字段、数据字段、CRC字段、ACK字段和帧结束组成。其中,数据字段是用户实际传输的数据部分,通常包含0到8字节的数据。这里的数据类型可能指的是数据字段中的内容如何编码。 需要确认的是,数据字段中的每个字节可以表示不同的数据类型,比如整数、浮点数、布尔值等,但这其实取决于应用层的定义,而不是CAN协议本身的规定。CAN协议本身是数据链路层的,不规定数据的语义,只负责传输。因此,可能需要说明这一点,同时举例说明常见的数据编码方式。 另外,用户可能混淆了CAN协议本身的数据结构和应用层的数据类型。所以需要区分清楚,避免误解。此外,可能还要提到信号(Signals)的概念,在高层协议如CANopen或J1939中,数据字段会被分解为多个信号,每个信号有特定的数据类型和解析方式。 需要检查是否有误,比如是否数据字段确实是0-8字节,以及不同部分的数据类型是否正确。例如,仲裁字段包含标识符,可能是标准帧(11位)或扩展帧(29位),控制字段包含数据长度码(DLC)等。这些部分的数据类型都是二进制位,但用户可能更关心数据字段的内容类型。 可能还需要举例说明,比如在汽车中,发动机温度可能用一字节的无符号整数表示,车速用两字节的无符号整数,而刹车状态用布尔值占一位。这些例子可以帮助用户理解数据字段如何根据应用需求进行编码。 另外,是否需要提到大端序和小端序(字节顺序)的问题?因为在多字节数据中,字节的排列方式会影响解析,这也是数据类型处理时需要注意的。 总结步骤应该是:先介绍CAN报文结构,重点在数据字段,说明数据字段的字节范围,然后解释数据类型由应用层定义,并举例常见的数据类型及其编码方式,可能涉及信号解析和字节顺序的问题。 需要确保用中文清晰表达,结构分明,分步骤解释,同时遵循用户给的格式要求,比如行内数学公式用$...$,独立公式用$$...$$,但可能这个问题不需要太多数学公式,不过如果有位操作或数据编码的例子,可以用LaTeX表示,比如数据长度用$0 \leq DLC \leq 8$等。 最后检查是否有错误,比如数据字段的最大长度是8字节,没错。同时确认所有术语正确,比如仲裁字段、DLC等。</think>CAN报文的数据类型解析可分为以下步骤,结合协议层结构应用层编码说明: $$CAN\_Frame = \underbrace{\text{SOF}}_{\text{帧起始}} + \underbrace{\text{Arbitration Field}}_{\text{仲裁字段}} + \underbrace{\text{Control Field}}_{\text{控制字段}} + \underbrace{\text{Data Field}}_{\text{数据字段}} + \underbrace{\text{CRC Field}}_{\text{CRC字段}} + \underbrace{\text{ACK Field}}_{\text{ACK字段}} + \underbrace{\text{EOF}}_{\text{帧结束}}$$ ### 1. **协议层数据结构** - **数据字段**:核心传输单元,固定为$0$-$8$字节($0 \leq DLC \leq 8$),每个字节$B_i$的取值范围为$00_{16}$-$FF_{16}$。 - **控制字段**:包含数据长度码$DLC$(4位),定义数据字段实际使用的字节数。 ### 2. **应用层数据类型映射** 数据字段内容需通过**信号解析协议**(如CANdb、DBC文件)定义语义,常见类型包括: #### ① 标量类型 - **无符号整型**:例如车速信号占用$2$字节,解析公式: $$V = B_1 \times 256 + B_0 \quad (\text{单位:0.1 km/h})$$ - **有符号整型**:采用二进制补码,例如温度信号: $$T = \begin{cases} (B_1 \times 256 + B_0) \times 0.1, & \text{最高位=0} \\ (B_1 \times 256 + B_0 - 65536) \times 0.1, & \text{最高位=1} \end{cases}$$ #### ② 浮点类型 - **IEEE 754单精度**:占用$4$字节,例如电池电压: $$V_{bat} = \text{DecodeFloat}(B_3B_2B_1B_0)$$ #### ③ 布尔类型 - **位标记**:例如刹车状态用$Data[0]$的bit3表示: $$\text{Brake\_Active} = (B_0 \& 0x08) > 0$$ #### ④ 枚举类型 - **状态编码**:例如档位信号用$Data[1]$的低4位表示: ```c switch (B_1 & 0x0F) { case 0x01: return "P"; case 0x02: return "R"; case 0x04: return "N"; case 0x08: return "D"; } ``` ### 3. **字节序处理** 多字节数据需明确**字节序**: - **大端序(Motorola格式)**:高字节在前,如$0x12 0x34$表示$0x1234$ - **小端序(Intel格式)**:低字节在前,如$0x34 0x12$表示$0x1234$ ### 4. 实例分析 假设某报文$Data = [0x3C, 0x80, 0x12, 0x34]$,DLC=4,解析规则: - **信号A**:2字节大端无符号数(Data[0:1]) $$A = 0x3C \times 256 + 0x80 = 15488$$ - **信号B**:1字节有符号数(Data[2]) $$B = (0x12 < 128) ? 0x12 : 0x12 - 256 = 18$$ - **信号C**:1字节位域(Data[3]的bit2) $$C = (0x34 \& 0x04) >> 2 = 1$$ > **关键点**:CAN协议本身不定义数据语义,实际类型需配合DBC等描述文件实现精准解析。
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