帶休眠國產(chǎn)CAN收發(fā)器SIT1043Q網(wǎng)絡(luò)故障診斷原理及應(yīng)用

CAN總線學(xué)名控制器局域網(wǎng)，本身就是為了控制汽車而開發(fā)的。因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)傳輸速度快抗干擾能力強(qiáng)，目前已經(jīng)成為了最為主流的汽車總線。對于汽車來說，CAN總線就是它的神經(jīng)系統(tǒng)。這個系統(tǒng)一般由很多ECU節(jié)點(diǎn)組成的控制單元，每個ECU節(jié)點(diǎn)都有自己的故障檢測功能，基本上每個ECU都有一塊EEPROM，用來存儲自身故障信息，然后還會上傳到網(wǎng)關(guān)的EEPROM，并以診斷故障碼（Diagnose trouble code）的形式存儲。車載CAN網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)框圖如圖1所示，為保障車輛行車安全，ECU應(yīng)當(dāng)能夠進(jìn)行故障自檢，DTC(Diagnostic Trouble Code 診斷故障代碼)為不同故障所對應(yīng)的“數(shù)字碼”，當(dāng)汽車神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生故障后，利用診斷儀可以讀取出DTC，從而可以判斷具體的故障，幫助問題排查，及時鎖定故障點(diǎn)，并準(zhǔn)確的排查出對應(yīng)故障點(diǎn)的問題并予以解決，保護(hù)生命及交通安全。鑒于以上功能需求，芯力特電子開發(fā)的第三代國產(chǎn)SIT1043Q CAN收發(fā)器在實(shí)現(xiàn)自身低功耗的同時，也具有網(wǎng)絡(luò)故障診斷功能，下面一起來看看SIT1043Q網(wǎng)絡(luò)故障診斷實(shí)現(xiàn)原理。

圖1：車載CAN網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)框圖

一、SIT1043Q CAN收發(fā)器網(wǎng)絡(luò)故障診斷原理

在CAN控制網(wǎng)絡(luò)ECU節(jié)點(diǎn)通信中包含軟件故障與硬件故障，其中軟件故障包含以下五種錯誤：CRC校驗(yàn)錯誤，幀格式錯誤，ACK響應(yīng)錯誤，位發(fā)生錯誤，位填充錯誤。對于本地硬件故障診斷主要有：

① 發(fā)送數(shù)據(jù)(TXD)顯性超時功能與診斷

② TXD至RXD短路處理程序與診斷

③ 熱保護(hù)與診斷

④ VCC、VIO和VBAT引腳欠壓檢測與回復(fù)

⑤ 總線線路短路診斷

⑥ 總線顯性鉗位診斷

⑦ 冷啟動診斷(首次電池/電源連接)

⑧ 本地喚醒與喚醒診斷

⑨ 總線網(wǎng)絡(luò)與本地網(wǎng)絡(luò)通信診斷

⑩ 系統(tǒng)掉電休眠模式診斷

SIT1043Q CAN收發(fā)器有5種工作模式，分別是:正常模式，靜音模式，待機(jī)模式，進(jìn)入睡眠模式，睡眠模式。在一定模式下SIT1043Q內(nèi)部可通過一系列標(biāo)志信號來指示故障，并通過芯片的外部引腳電平反饋當(dāng)前故障原因。主控制器MCU可通過一些模式切換以及收發(fā)器芯片ERRN與RXD引腳的指示來判斷系統(tǒng)內(nèi)部工作狀態(tài)或者故障出現(xiàn)的原因。為了更好的理解，附錄SIT1043Q的內(nèi)部系統(tǒng)框圖與封裝引腳功能圖如下圖2所示。

圖2：SIT1043Q的內(nèi)部系統(tǒng)框圖與封裝引腳功能圖

SIT1043Q使用7個內(nèi)部標(biāo)志來實(shí)現(xiàn)故障安全的回退模式控制和系統(tǒng)診斷。主控制器可以通過引腳ERR_N輪詢其中的五個標(biāo)志，功能標(biāo)志執(zhí)行操作如下表1所示。

表1：SIT1043Q標(biāo)志位及其對應(yīng)功能表

二、SIT1043Q CAN收發(fā)器網(wǎng)絡(luò)診斷典型應(yīng)用

在車載CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，ECU節(jié)點(diǎn)為了能夠獲得當(dāng)前CAN網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，更多的需要軟件處理配置，結(jié)合芯片運(yùn)行模式及對應(yīng)輸出引腳電平，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確可靠的故障分析及判斷，達(dá)到對CAN網(wǎng)絡(luò)診斷，并在ECU系統(tǒng)中記錄當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)故障狀態(tài)。圖3為處理通信故障的軟件流程圖，通過軟件處理判斷以此實(shí)現(xiàn)CAN通信故障診斷應(yīng)用。

ECU節(jié)點(diǎn)上電啟動后SIT1043Q進(jìn)入正常模式，在正常模式下MCU微控制器通過讀取引腳ERRN電平，來進(jìn)行總線故障診斷。如果獲取到ERRN=0，則通信故障是由總線故障引起，MCU控制器置位總線故障通信失敗錯誤標(biāo)志。如果獲取到ERRN=1，則控制器復(fù)位總線故障通信失敗錯誤標(biāo)志。這時如果MCU控制器強(qiáng)制SIT1043Q進(jìn)入到靜音模式，在靜音模式下，如果控制器獲取到ERRN=0，則可以診斷位本地故障。如果進(jìn)一步獲取本地故障的哪一個類別（比如TXD顯性超時或總線顯性超時），可以由控制器操作RXD=0&TXD=1或者RXD=1進(jìn)一步識別。

圖3：通信故障處理程序執(zhí)行處理流程圖