O que acontece se dois segmentos de ID de nó forem iguais?
As redes de barramento CAN não permitem que dois nós tenham o mesmo segmento de ID em princípio, mas o que acontece se os dois segmentos de ID de nó forem os mesmos?
Antes do experimento, devemos ter uma compreensão clara da estrutura das mensagens da CAN e dos princípios da arbitragem.
Primeiro, a estrutura da mensagem CAN
O padrão de rede CAN-bus mais utilizado é a versão V2.0. Esta norma é dividida em partes A e B. Sua principal diferença é o comprimento do código de ID na área de arbitragem. Entre eles CAN2.0A (quadro padrão) é 11 bit ID, CAN2.0B (quadro de expansão) é 29 bit ID. A Tabela 1 abaixo mostra a estrutura da mensagem CAN:
Tabela 1 Estrutura da mensagem CAN
| Nome da fase | Comprimento de fase / bit | Descrição | |
| SOF | 1 | significa início de fase de dados e compor por bit dominante | |
| Fase de Abtrição | Quadro padrão | 12 | Indica a prioridade do quadro, composta por 11 endereços de ID e 1 RTR |
| quadro estendido | 32 | Indica a prioridade do quadro, composta por 29 endereços de ID, SRR de 1 bit, IDE estendido e RTR | |
| Fase de Controle | 6 | significa o código de grupo e os bits reservados do comprimento de dados do segmento de dados | |
| Fase de dados | 0 ~ 8 | conteúdo de dados, controle de fase de controle o comprimento dos dados | |
| CRC | 16 | cheque transimission erro de frame, de SOF para fase de dados, todo o conteúdo, exceto bits de preenchimento | |
| ACK | 2 | outro nó confirma este quadro para ser recebido corretamente | |
| Final do quadro | 7 | significa o final do quadro | |
Em segundo lugar, o princípio da arbitragem
A arbitragem de barramento CAN é baseada em "linha e princípio", como mostra a Figura 1. Quando um transceptor emite sinais de diferentes níveis ao mesmo tempo, o nível recessivo é sempre coberto pelo nível dominante. Ao enviar a mensagem, o controlador CAN monitorará se o status do barramento é o mesmo que o enviado por ele mesmo. Se a inconsistência ocorrer no segmento ID, a arbitragem ocorrerá. Se ocorrer em outras áreas, o erro correspondente será acionado.
O seguinte é o ponto chave. E se os dois segmentos de ID de nó forem os mesmos? Começamos o experimento com dois cartões CAN e um CANScope. O cartão CAN simula o nó padrão CAN para enviar e receber mensagens, e o CANScope faz o monitoramento de comunicação, conforme mostrado na Figura 2.
Fig.2 Construção da plataforma experimental
Terceiro, experimente um "O segmento ID é o mesmo, mas os dados são diferentes"
Um cartão CAN é usado para enviar um quadro CAN com dados ID 000H para 01020304050607H e outro cartão CAN para enviar um quadro CAN com dados 000H para 02020304050607H. Os dados que o CANScope escuta são mostrados na Fig. 3. Pode-se observar que há um grande número de erros de preenchimento de campo de dados.
Fig.3 Erro no preenchimento do campo de dados
Porque isto é assim? Primeiro obtemos as formas de onda correspondentes às duas mensagens de transmissão do cartão CAN, conforme mostrado na Figura 4. Como a mensagem de dois pinos é um quadro de dados padrão e cada quadro contém 8 bytes de dados, as formas de onda correspondentes aos dois quadros de pacotes são exatamente o mesmo nos segmentos de ID, RTR, IDE, R0 e DLC. Portanto, o papel da arbitragem é ineficaz e ambos os nós consideram-se prioritários e continuam enviando dados.
Agora nos concentramos no segmento de dados, os primeiros dados de byte são os mesmos, são 00H; os dados do segundo byte são diferentes, respectivamente 01H, 02H. As setas na Figura 5 indicam que a lógica dos bits correspondentes é 0 e 1, respectivamente. Anteriormente, mencionamos que o nó CAN detectará se o nível do barramento é o mesmo que o nível que enviou ao enviar a mensagem. Se a inconsistência ocorrer na área de não arbitragem, o erro correspondente será acionado, portanto, se os dois quadros forem enviados ao barramento ao mesmo tempo, os erros de bit deverão ocorrer. Como o erro de envio de bit fará com que o nó envie 6 bits dominantes que violam a regra de preenchimento (o erro ativo destrói os dados de quadro), ocorre o erro de preenchimento de campo de dados, como mostrado na FIG. 3
Fig.5 Conflitos no Campo de Dados
Em quarto lugar, experimente dois "os mesmos dados com o mesmo ID"
Ao mesmo tempo, use dois cartões CAN para enviar quadros CAN, cujo ID é 000H para 01020304050607H, e o CANScope faz o monitoramento de comunicação. Em primeiro lugar, não verificamos a opção "resposta de bus" para que o CANScope funcione no modo apenas de escuta. Os resultados experimentais são mostrados na Figura 6 e o delimitador de resposta está no formato errado.
Fig.6 Erro no formato do delimitador de resposta
Por que isso acontece? O nó que envia a mensagem enviará dois bits recessivos no segmento ACK. Se um nível dominante é recebido durante o primeiro bit, o quadro é considerado como recebido corretamente. Como os dois árbitros acham que obtiveram o direito de arbitragem quando possuem o mesmo segmento de arbitragem, eles aguardam uma resposta no segmento ACK, mas existem apenas dois nós na rede. Portanto, nenhuma resposta pode ser recebida no segmento ACK e ocorre um erro de delimitador de resposta. Simplesmente falando, esta situação é semelhante ao fato de que apenas um nó no barramento não será capaz de enviar dados. A Figura 7 mostra a comparação da forma de onda quando não há resposta no segmento ACK.
Fig.7 Resposta ACK
Verificamos a resposta do barramento e iniciamos o experimento novamente (neste momento existem 3 nós no barramento). Neste momento, como mostrado na FIG. 8, os dados do barramento são transmitidos e recebidos normalmente.
Fig.8 Iniciar BUS Responder
Resumo: quando dois nós enviam pacotes com o mesmo ID e dados ao mesmo tempo, ocorre um erro de preenchimento do campo de dados. Quando dois nós enviam pacotes com o mesmo ID e os mesmos dados, nenhum erro ocorre se outros nós responderem. Outros nós responderam com um erro de resposta. Portanto, devemos evitar a mesma situação no segmento ID ao projetar o barramento CAN.