CAN消极报错发送节点变为离线状态的故障

时间:2009-06-30来源:网络

只要有挂起待发的消息,此错就重复发生。由于发送节点的地位未变,它的TEC就一直加上去,直到TEC≥256,节点成为真正的离线状态。这不是本文第1节所说的等同离线状态。在离线状态下,如果能从总线上读到128次连续的11位隐位,它就可以恢复为主动报错状态。总线上不足11位的隐位将不被计入。因此,这种离线状态一般要长于参考文献[1]所说的等同离线状态。为了作比较,假定帧长均为含2字节数据的帧(66位),在挂起的消息传送16次后,该处于消极报错状态的发送节点成为离线,即16×(66+3)=1 104位后离线;又假设最坏情况下有分散的10位空闲,那么节点处于离线的时间为128×(66+3+10)=10112位。该处于消极报错状态的发送节点发现一个本地错后,将有11 216位的时间不能正常收发。同样情况下,一个处于消极报错状态的接收节点发现一个本地错后在第一次遇到足够空闲时间时,其等同离线状态就会结束。
这种处于消极报错状态的发送节点变为真正离线的过程是无法从高层加以干预的,因为发送节点/接收节点的地位不是一个软件可控制的参数。


3 为什么需要消极报错状态
理论上,解决这一故障有三种可能的方案:第一种方案是,将消极报错帧分界符长度按一定的规则改变,使处于消极报错状态的节点发现一个错后总能与其他节点帧启停保持同步。在本文讨论的处于消极报错状态的发送节点变为离线状态的例子中,仅仅改变判断发送节点/接收节点的规则也是不够的,因为它仅能把可能的真正离线变为等同离线。所以随情况改变,消极报错帧分界符长度仍然是需要的。这一方案对应用的改动最小,仅CAN通信控制器芯片要修改。第二种方案是采用某种形式的CAN时间触发CAN协议,预留出一些总线空闲时间,使处于消极报错状态的节点发现一个本地错后仍能与其他节点帧启停同步;但是迄今为止讨论的CAN时间触发协议都缺少足够的纠错能力,它们都禁止CAN的出错自动重发机制,在出错后会导致数据的丢失。第三种可能的解决方案是,放弃消极报错状态,没了消极报错状态就没了消极报错帧,就不会有不同步的情况出现,也就不会有离线和等同离线的情况出现。
消极报错状态使通信控制器在正常工作与停工之间有一个中间状态,在此种状态下,它仍可发送和接收。唯一的差别是它的报错能力被限制到很小:只有发送节点在ACK以前的本地错会被其他节点知道。在其他情况下,消极报错帧不会影响其他节点的收发,不管这种错是本地错还是全局错。这样,如果这个处于消极报错状态的节点不正常,那么它对系统性能下降的影响就很小;如果它工作正常,则系统的性能没有损失。
对汽车类的应用来说,环境很恶劣,出错是不可避免的,然而在现场进行排障或修理是有难度或不可能的(例如上天或人海的应用)。在那里,能“跛”着回家是最好的策略。这种策略不仅适用于机械部分,也适用于工作失常的电子通信系统。消极报错状态符合这种策略。当车子在这种“跛”着回家方式下工作时,某些暂时性的故障有可能消失。例如,环境温度、电磁场、振动都可能因工况的不同或路段的不同而改变。随着通信恢复正常,节点的状态也可由消极报错状态回到主动报错状态。如果节点只有主动报错和离线二种状态,那么离线时节点就要不断测试通信是否恢复,或者等一段时间测试一下。显然,这些方法效率要低,不像消极报错状态时仍能提供服务,意味着提供服务的时间的减少。延长处于主动报错状态的时间,而去掉消极报错状态,会使有本地故障的节点对系统的干扰时间也延长。因此废弃消极报错状态不是一个好的选择。从Bosch CAN2.0规范里也可以体会到这一点:它规定一个处于消极报错状态的节点一定不得发主动报错标志。消极报错状态的想法也为FlexRay所采用,在它的协议运行控制部分规定有三种状态,分别是POC:NormalActive、POC:Normeal Passive和POC:Halt。


4 小 结
上述分析表明:处于消极报错状态的CAN发送节点在某些条件下会因一次误判而进入离线状态。其离线的时间一般比处于消极报错状态的接收节点因一次误判而进入的等同离线状态要长。为了避免这种类型的失效,最好的解决方案是采用可变长消极报错帧分界符,使消极报错状态的节点总能与系统内的其他节点保持帧启停的同步。在同步的情况下,假设现有CAN调度分析的理论没有大的缺失,例如没有此类故障,没有引起超载帧的条件,可以提供较为可信的结果。

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关键词: 状态 故障 变为 节点 消极 发送 CAN

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