带休眠国产CAN收发器SIT1043Q网络故障诊断原理及应用

CAN网络诊断的目的

CAN总线学名控制器局域网，本身就是为了控制汽车而开发的。因为其数据传输速度快抗干扰能力强，目前已经成为了最为主流的汽车总线。对于汽车来说，CAN总线就是它的神经系统。这个系统一般由很多ECU节点组成的控制单元，每个ECU节点都有自己的故障检测功能，基本上每个ECU都有一块EEPROM，用来存储自身故障信息，然后还会上传到网关的EEPROM，并以诊断故障码（Diagnose trouble code）的形式存储。车载CAN网络诊断系统框图如图1所示，为保障车辆行车安全，ECU应当能够进行故障自检，DTC(Diagnostic Trouble Code 诊断故障代码)为不同故障所对应的“数字码”，当汽车神经系统产生故障后，利用诊断仪可以读取出DTC，从而可以判断具体的故障，帮助问题排查，及时锁定故障点，并准确的排查出对应故障点的问题并予以解决，保护生命及交通安全。鉴于以上功能需求，芯力特电子开发的第三代国产SIT1043Q CAN收发器在实现自身低功耗的同时，也具有网络故障诊断功能，下面一起来看看SIT1043Q网络故障诊断实现原理。

图一：车载CAN网络诊断系统框图

SIT1043Q CAN收发器

网络故障诊断原理

在CAN控制网络ECU节点通信中包含软件故障与硬件故障，其中软件故障包含以下五种错误：CRC校验错误，帧格式错误，ACK响应错误，位发生错误，位填充错误。对于本地硬件故障诊断主要有：

①发送数据(TXD)显性超时功能与诊断

②TXD至RXD短路处理程序与诊断

③热保护与诊断

④ VCC、VIO和VBAT引脚欠压检测与回复

⑤ 总线线路短路诊断

⑥ 总线显性钳位诊断

⑦ 冷启动诊断(首次电池/电源连接)

⑧ 本地唤醒与唤醒诊断

⑨ 总线网络与本地网络通信诊断

⑩ 系统掉电休眠模式诊断

SIT1043Q CAN收发器有5种工作模式，分别是:正常模式，静音模式，待机模式，进入睡眠模式，睡眠模式。在一定模式下SIT1043Q内部可通过一系列标志信号来指示故障，并通过芯片的外部引脚电平反馈当前故障原因。主控制器MCU可通过一些模式切换以及收发器芯片ERRN与RXD引脚的指示来判断系统内部工作状态或者故障出现的原因。为了更好的理解，附录SIT1043Q的内部系统框图与封装引脚功能图如下图2所示。  

图二：SIT1043Q的内部系统框图与封装引脚功能图

SIT1043Q使用7个内部标志来实现故障安全的回退模式控制和系统诊断。主控制器可以通过引脚ERR_N轮询其中的五个标志，功能标志执行操作如下表1所示。

表1：SIT1043Q标志位及其对应功能表

SIT1043Q CAN收发器

网络诊断典型应用

在车载CAN网络系统中，ECU节点为了能够获得当前CAN网络状态，更多的需要软件处理配置，结合芯片运行模式及对应输出引脚电平，实现准确可靠的故障分析及判断，达到对CAN网络诊断，并在ECU系统中记录当前网络故障状态。图3为处理通信故障的软件流程图，通过软件处理判断以此实现CAN通信故障诊断应用。ECU节点上电启动后SIT1043Q进入正常模式，在正常模式下MCU微控制器通过读取引脚ERRN电平，来进行总线故障诊断。如果获取到ERRN=0，则通信故障是由总线故障引起，MCU控制器置位总线故障通信失败错误标志。如果获取到ERRN=1，则控制器复位总线故障通信失败错误标志。这时如果MCU控制器强制SIT1043Q进入到静音模式，在静音模式下，如果控制器获取到ERRN=0，则可以诊断位本地故障。如果进一步获取本地故障的哪一个类别（比如TXD显性超时或总线显性超时），可以由控制器操作RXD=0&TXD=1或者RXD=1进一步识别。

图3：通信故障处理程序执行处理流程图