CAN丢帧很常见，你知道有哪些主要原因吗？（中）

导读

在工程应用中，CAN通信的稳定性至关重要，但丢帧和错误帧现象却时有发生。本文将简要分析导致这些问题的常见原因，并给出针对性的解决方案。

一般来说，使用CAN通信的场合，对通信的稳定性都有很高的要求。但在工程应用现场，经常遇到各种原因引起的丢帧或者出现错误帧的现象，下面对各种可能的原因进行简要说明。
 总线冲突

CAN（Controller Area Network）总线是一种常用于汽车和工业控制系统中的通信协议和总线系统。在CAN总线中，当多个节点同时尝试发送消息时，可能会发生总线冲突。这种冲突可能会导致消息丢失，从而引发丢帧和通信错误。

在CAN总线中，每个消息都具有一个唯一的标识符（ID），用于确定消息的优先级。当多个节点尝试发送消息时，CAN总线使用一种基于非争用的访问机制，即辨识出发消息的节点优先级，并将较低优先级的消息挂起，以确保高优先级消息能够顺利发送。这种机制使得CAN总线在大多数情况下能够避免碰撞和冲突。

图1 总线冲突

然而，当多个节点具有相同优先级并且同时尝试发送消息时，仍然有可能发生总线冲突。为了减少这种冲突的发生，CAN总线使用了非常快速的算法来检测碰撞，并且具有重发机制，以确保消息能够成功传输。

此外，CAN总线还使用了一种错误检测和纠正机制，以确保即使发生了冲突或丢帧，接收节点仍然能够检测到错误并进行纠正，从而提高了通信的可靠性。

 总线噪声和抖动

CAN总线上的噪声和抖动可能导致信号失真，使得节点无法正确接收到消息，这种信号失真可能会导致丢帧。

图2 总线噪声

首先，噪声和抖动可能来自于CAN总线上的电磁干扰或者节点之间的电气连接问题。为了减少这种影响，可以采取以下措施：

使用合适的屏蔽和滤波器：在CAN总线的连接线路上使用屏蔽电缆和滤波器可以有效地减少电磁干扰对信号的影响。

确保良好的接地和电气连接：良好的接地和电气连接可以减少抖动和噪声的产生，确保信号的稳定传输。

优化节点的布局和电气设计：合理安排CAN节点的布局和电气设计可以减少节点之间的干扰，减少噪声和抖动的产生。

其次，针对已经产生的噪声和抖动，可以采取以下措施来减少其对信号的影响：

使用抗干扰的芯片和设备：选择具有良好抗干扰性能的芯片和设备可以有效地减少噪声和抖动对信号的影响。

优化信号调节和处理算法：通过优化信号调节和处理算法，可以减少噪声和抖动对信号的影响，提高节点对消息的正确接收率。

总之，针对CAN总线上的噪声和抖动问题，可以通过合理设计和布局、使用抗干扰的设备和优化信号处理算法等措施来减少其对信号的影响，确保节点能够正确接收消息，避免丢帧等问题的发生。

 CAN总线负载过重

图3 总线负载过重导致CAN总线负载过重的原因可能包括以下几个方面：

消息频率过高：CAN总线上的消息频率过高会导致总线负载增加，从而可能导致丢帧的问题。特别是在网络中存在大量节点同时发送消息或者某些节点频繁发送消息的情况下，会导致总线负载过重。

网络中节点数量增加：当CAN网络中的节点数量增加时，总线负载也会增加，因为更多的节点需要共享总线带宽，可能导致消息冲突和丢失。

消息长度过长：过长的消息长度会占用更多的总线带宽，导致总线负载过重。

针对上述可能的导致CAN总线负载过重的原因，给出的解决方法如下：

优化消息设计：对于频率过高的消息，可以考虑优化消息设计，减少不必要的消息发送，或者将多个消息合并为一个更大的消息以降低总线负载。

考虑节点数量：在设计CAN网络时，需要考虑网络中所需的节点数量，并合理规划总线带宽和消息发送频率，以避免总线负载过重。

使用CAN FD协议：如果可能的话，可以考虑使用CAN FD协议。CAN FD提供了更高的数据传输速率和更大的数据帧长度，可以减轻总线负载过重的问题。

消息过滤和优先级设置：通过合理设置消息过滤和优先级，可以确保重要消息优先传输，避免总线负载过重导致丢帧。

性能评估和调整：对CAN网络的性能进行评估，包括总线负载、消息冲突等情况，根据评估结果对网络进行调整和优化。

通过以上解决方法，可以有效地解决CAN总线负载过重可能导致丢帧的问题，确保CAN网络的稳定和可靠性。

您还想到哪些原因？下期我们接着分析。