STM32 CAN错误管理

港控/mmm° 2023-01-16 02:54 399阅读 0赞

\-【问题背景】-  
在使用CAN交互过程中，如果短接CAN\_H和CAN\_L，或者CAN\_H接地，或者CAN总线上有较大的干扰，接收方STM32出现了无法触发CAN数据接收中断，则程序无法再接收数据，MCU本身未死机。复位后能正常收发。

\-【解决】-  
CAN初始化时开启自动离线管理功能即可  
CAN\_InitStructure.CAN\_ABOM=ENABLE; //开启自动离线管理  
以上是标准库的情况，使用HAL库同理。

\-【分析】-  
根据ISO11898有如下几个重要的与CAN相关的定义：

*  **Fault confinement(错误界定)**  
    CAN nodes shall be able to distinguish short disturbances from permanent failures. Defective transmitting nodes shall be switched off. Switched off means a node is logically disconnected from the bus, so that it can neither send nor receive any frames.

CAN节点可以区分常规错误和永久故障。有故障的发送节点将切换到离线状态。离线意味着在逻辑上与总线断开，既不能发送也不能接收。

*  **Error-active(主动错误)**  
    An error-active node shall normally take part in bus communication and send an active error flag when an error has been detected. The active error flag shall consist of six (6) consecutive dominant bits and shall violate the rule of bit stuffing and all fixed formats appearing in a regular frame .

处于主动错误状态的节点能正常参与总线通信的收发和当检测到错误时将发送错误标志，错误标志由6个连续的显示位组成（这种连续的6个显示位与常规的填充位和其它帧固定格式不相同，正因为如此，硬件才容易区别）。

*  **Error-passive（被动错误）**  
    An error-passive node shall not send an active error flag. It takes part in bus communication, but when an error has been detected a passive error flag shall be sent. The passive error flag shall consist of six (6) consecutive recessive bits. After transmission, an error-passive node shall wait some additional time before initiating a further transmission .

处于被动错误状态的节点不能发送主动错误标志。它能参与正常通信，但当检测到错误时发送的是被动错误标志。被动错误标志由6个连续的隐性位组成。当发送结束后，处于被动错误状态的节点在下一次再次发送时之前需要等待一些额外时间。

*  **Bus-off（离线）**  
    A node shall be in the bus-off state when it is switched off from the bus due to a request of FCE. In the bus-off state, a node shall neither send nor receive any frames. A node shall start the recovery from bus-off state only upon a user request.

由于错误界定规则，一个节点可能处于离线状态，当处于此状态时，这个节点既不发送也不接收。至于何时离线恢复取决于何时用户请求。

## ISO11898中错误界定的规则 ##

1.描述  
当涉及到错误界定，一个节点必须处于下述三个错误状态中的其中一个，至于具体是哪种错误状态取决于节点的错误计数值：

主动错误状态（Error-active）  
被动错误状态（Error-passive）  
离线状态（Bus-off）

2.错误计数  
错误计数器当检测下下述事件时将修改错误计数值：

当一接收节点检测到一个错误时，错误计数器将加1.有一种情况可以排外，即当检测到发送一主动错误标志或者重载标志时出现一位错误时除外。  
当一接收节点发送一错误标志时，检测到首位为显性位时，错误计数器加8.  
当一发送节后发送错误标志时，错误计数器加8，这时有两种情况除外：1：当这个发送节点处于主动错误状态下，且检测到由于ACK域未有显性位而造成的ACK错误，但是在发送时未检测到被动错误标志；2：当发送节点发送一错误标志时，在仲裁时检测到填充位错误（这些填充位原来应该是隐性，但检测结果为显性）。以上两种异常错误计数值保留原值不变。  
当发送节点发送一主动错误标志或重载标志时，检测到位错误时，错误计数器加8.  
当接收节点娄送一主动错误标志或重载标志时，检测到位错误时，错误计数器加8.  
任何节点在发送主动错误标志，被动错误标志，或重载标志时都应都忍受连续7个显示位。当检测到连接14个显示位，或者被动错误标志后紧跟着连接8个显示位，或者8个连续显性位后紧跟着被动错误标志时，所有发送节点发送错误计数器加8，所有接收节点接收错误计数器加8.  
发成功发送一帧报文后，发送计数器应减1，除非当前已经为0.  
当成功接收一帧报文后，如果当前接收计数器的值大于1且小于127，则接收计数器减1；如果接收计数器的值为0，则保持为0；如果在于127，则接收计数器的值应设置 为119~127之间的值。

3.主动错误状态和被动错误状态之间的转变  
当发送错误计数器或者接收错误计数器的值大于127时，该节点变成被动错误状态。

当节点从主动错误状态变为被动错误状态时，节点将发送一主动错误标志。

当被动错误节点的发送错误计数器和接收错误计数器的值都小于且等于127时，将再次变为主动错误状态。

4.离线管理  
如果一个节点的发送错误计数器的值超过255时，那么此节点将会处于离线状态。处于离线状态的节点不会对总线产生任何影响，它将不会发送消息帧，ACK，错误帧，过载帧等，至于会不会接收总线上的数据，取消于此节点的实现。

当一个处于离线状态下的节点接收到128次连接11位隐性位时，将变成主动错误状态，且同时设置发送错误计数器和接收错误计数器为0.  
![在这里插入图片描述][20210426193206156.png_x-oss-process_image_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

STM32的CAN错误管理机制详见参考手册：  
![在这里插入图片描述][20210426194021975.png_x-oss-process]  
![在这里插入图片描述][20210426194156414.png_pic_center]

从上图可以看出，STM32的CAN错误管理机制与ISO11898基本一致。只是进入离线模式后，在STM32是有一开关来设置是否会自动还原到主动错误状态，如果此功能禁止了，那么当处于离线状态下的节点接收到128次连接11连隐性位时也不会不还原成主动错误状态。

设置自动离线管理开关的寄存器在CAN\_MCR中：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
![在这里插入图片描述][20210426194916568.png]

下面在STM32F103VET6上测试CAN总线正常通讯时读取相关的寄存器状态：

> LEC=0  
> REC=0  
> TEC=0  
> CAN1->ESR=00000000  
> CAN1->TSR=1C000000  
> CAN1->RF0R=00000000  
> CAN1->RF1R=00000000

该段测试代码是：

printf("LEC=%d\r\n",CAN_GetLastErrorCode(CAN1));
    printf("REC=%d\r\n",CAN_GetReceiveErrorCounter(CAN1));
    printf("TEC=%d\r\n",CAN_GetLSBTransmitErrorCounter(CAN1));
    printf("CAN1->ESR=%08X\r\n",CAN1->ESR);
    printf("CAN1->TSR=%08X\r\n",CAN1->TSR);
    printf("CAN1->RF0R=%08X\r\n",CAN1->RF0R);
    printf("CAN1->RF1R=%08X\r\n",CAN1->RF1R);

将CAN\_H接地一段时间，使其进入离线状态，读取到相关的寄存器状态：

> LEC=80  
> REC=255  
> TEC=248  
> CAN1->ESR=FFF80057  
> CAN1->TSR=19000008  
> CAN1->RF0R=00000000  
> CAN1->RF1R=00000000

LEC=80是十进制，右移4位对应的是101错误代码，即显性位错。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
根据ISO11898定义，TEC>255则CAN控制器进入离线模式，测试发现TEC是248，由于248+8=256，已经超过了255，所以停在了248。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
由CAN1->ESR=FFF80057可见，低三位都置位了，如下图所示，而这几位按时间顺序应该是首先EWGF置位，然后是EPVF，最后是BOFF。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
【关于CAN错误中断】  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDc4ODU0Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
CAN\_IER中的ERRIE位是一个CAN出错中断总开关，只有当它被使能的前提下，EWG、EPV、BOF、LEC四个中的一个或几个出错事件配合各自的中断使能位才能产生出错中断，并统一将CAN\_MSR中的错误中断请求ERRI位置1，从而申请CAN错误中断。显然，CAN错误中断的请求标志位是ERRI@CAN\_MSR,而不是CAN\_ESR中的EWGF\\EPVF\\BOFF的任一位。

![在这里插入图片描述][20210426204941748.png]  
且注意，ERRI出错中断挂号标志需要软件清除，否则会不停触发中断。  
清中断示例：

void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
    { 
        if(SET == CAN_GetITStatus(CAN1, CAN_IT_ERR))//出错中断挂号 
        { 
            CAN_ClearITPendingBit(CAN1, CAN_IT_ERR);
            //可以在这里重新初始化CAN
        }
    }

参考：  
[https://blog.csdn.net/flydream0/article/details/8161418][https_blog.csdn.net_flydream0_article_details_8161418]  
[stm32\_can错误中断][stm32_can]  
[https://blog.csdn.net/TOUGH\_JIN/article/details/91345597][https_blog.csdn.net_TOUGH_JIN_article_details_91345597]

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