帶休眠國產CAN收發器SIT1043Q網絡故障診斷原理及應用

CAN總線學名控制器局域網，本身就是為了控制汽車而開發的。因為其數據傳輸速度快抗干擾能力強，目前已經成為了最為主流的汽車總線。對于汽車來說，CAN總線就是它的神經系統。這個系統一般由很多ECU節點組成的控制單元，每個ECU節點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，然后還會上傳到網關的EEPROM，并以診斷故障碼（Diagnose trouble code）的形式存儲。車載CAN網絡診斷系統框圖如圖1所示，為保障車輛行車安全，ECU應當能夠進行故障自檢，DTC(Diagnostic Trouble Code 診斷故障代碼)為不同故障所對應的“數字碼”，當汽車神經系統產生故障后，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，并準確的排查出對應故障點的問題并予以解決，保護生命及交通安全。鑒于以上功能需求，芯力特電子開發的第三代國產SIT1043Q CAN收發器在實現自身低功耗的同時，也具有網絡故障診斷功能，下面一起來看看SIT1043Q網絡故障診斷實現原理。

圖1：車載CAN網絡診斷系統框圖

一、SIT1043Q CAN收發器網絡故障診斷原理

在CAN控制網絡ECU節點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校驗錯誤，幀格式錯誤，ACK響應錯誤，位發生錯誤，位填充錯誤。對于本地硬件故障診斷主要有：

① 發送數據(TXD)顯性超時功能與診斷

② TXD至RXD短路處理程序與診斷

③ 熱保護與診斷

④ VCC、VIO和VBAT引腳欠壓檢測與回復

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 總線網絡與本地網絡通信診斷

⑩ 系統掉電休眠模式診斷

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

圖2：SIT1043Q的內部系統框圖與封裝引腳功能圖

SIT1043Q使用7個內部標志來實現故障安全的回退模式控制和系統診斷。主控制器可以通過引腳ERR_N輪詢其中的五個標志，功能標志執行操作如下表1所示。

表1：SIT1043Q標志位及其對應功能表

二、SIT1043Q CAN收發器網絡診斷典型應用

在車載CAN網絡系統中，ECU節點為了能夠獲得當前CAN網絡狀態，更多的需要軟件處理配置，結合芯片運行模式及對應輸出引腳電平，實現準確可靠的故障分析及判斷，達到對CAN網絡診斷，并在ECU系統中記錄當前網絡故障狀態。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現CAN通信故障診斷應用。

ECU節點上電啟動后SIT1043Q進入正常模式，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志。如果獲取到ERRN=1，則控制器復位總線故障通信失敗錯誤標志。這時如果MCU控制器強制SIT1043Q進入到靜音模式，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進一步識別。

圖3：通信故障處理程序執行處理流程圖