CAN總線一直以實(shí)時(shí)性強(qiáng),、傳輸距離遠(yuǎn),、抗干擾能力強(qiáng),、數(shù)據(jù)保證到達(dá)等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于高可靠性的場合。但常常在觀察CAN通信波形時(shí),，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)差分電平在ACK段突然增高,，這是什么原因?qū)е碌哪?？這里結(jié)合測試實(shí)例對ACK電平偏高的原因做簡單分析,。

　　一,、ACK簡介

　　ACK的作用：確認(rèn)一幀報(bào)文是否正常接收。

　　以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)椐幀為例,，從結(jié)構(gòu)上看分成7段,，分別為起始段、仲裁段,、控制段,、數(shù)椐段、CRC校驗(yàn)段、ACK應(yīng)答段,、幀結(jié)束段,，如圖1所示：

　　圖1 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)椐幀結(jié)構(gòu)

　　ACK段長度為2個(gè)位，包含應(yīng)答間隙（ACK SLOT）和應(yīng)答界定符（ACK DELIMITER）,。在應(yīng)答場里，發(fā)送站發(fā)送兩個(gè)“隱性”位,。當(dāng)接收器正確地接收到有效的報(bào)文,，接收器就會(huì)在應(yīng)答間隙（ACK SLOT）期間（發(fā)送ACK信號(hào)）向發(fā)送器發(fā)送一“顯性”的位以示應(yīng)答。如圖2 （CANScope測試的ACK段波形圖）所示：

　　圖2  ACK應(yīng)答位結(jié)構(gòu)

　　應(yīng)答間隙：所有接收到匹配CRC序列（CRC SEQUENCE）的節(jié)點(diǎn)會(huì)在應(yīng)答間隙（ACK SLOT）期間用一“顯性”的位寫入發(fā)送器的“隱性”位來作出回答,，由于CAN總線線與的原理,，只要總線上有一個(gè)節(jié)點(diǎn)正確接收到數(shù)據(jù)，則ACK SLOT就會(huì)被填入顯性電平,。

　　ACK界定符：ACK界定符是ACK場的第二個(gè)位,，并且是一個(gè)必須為“隱性”的位。因此,，應(yīng)答間隙（ACK SLOT）被兩個(gè)“隱性”的位所包圍,，也就是CRC界定符（CRC DELIMITER）和ACK界定符（ACK DELIMITER）。

　　當(dāng)一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)接收的幀起始到CRC段之間的內(nèi)容沒發(fā)生錯(cuò)誤時(shí),，它將在ACK段發(fā)送一個(gè)顯性電平,。 如圖3所示：

　　圖3 ACK應(yīng)答過程分析

　　二、CAN總線ACK電平偏高原因分析

　　以使用ZLG致遠(yuǎn)電子CANScope測試某電車CAN網(wǎng)絡(luò)為例,，20多個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)采樣手牽手方式組網(wǎng),，線兩端各接120歐電阻，通訊能夠正常,，但差分信號(hào)波形應(yīng)答位電平偏高較多,，如圖4所示，從CANScope的波形圖中可以清楚的看到ACK電平突增,。

　　圖4  CAN數(shù)椐幀波形分析

　　CAN總線通信存在異常,，ACK應(yīng)答有問題？——NO

　　分析如下：

　　首先,，我們看一款CAN收發(fā)器的典型內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,，CANH、CANL連接總線,。

　　圖5  CAN收發(fā)器的典型內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　總線顯性時(shí)（邏輯為0）,，收發(fā)器內(nèi)部Q1、Q2導(dǎo)通,，CANH,、CANL之間產(chǎn)生壓差；隱性時(shí)（邏輯為1），Q1,、Q2截止,，CANH、CANL處于無源狀態(tài),，壓差為0,。

　　按照標(biāo)準(zhǔn)，在總線輸出為顯性時(shí),，CANH=3.5V,，CANL=1.5V，差分分電平：CANH-CANL=2V,，總線網(wǎng)絡(luò)電阻為60歐,，流經(jīng)終端電阻的電流約為33mA(2V/60歐)；

　　然而,，CAN收發(fā)器在輸出顯性時(shí),，CANH電平并不是標(biāo)準(zhǔn)的3.5V，而是5V(VCC)通過一個(gè)二極管降壓得到的,，二極管的壓降由負(fù)載電流決定,。圖6所示的VDH為CANH對應(yīng)的二極管壓降，VDL為CANL對于的二極管壓降,，流過的電流越大,，二極管的壓降就越大?？芍?/p>

　　CANH的電壓=5V-VDH    CANL的電壓=0V+VDL

　　圖6  CAN收發(fā)器等效結(jié)構(gòu)

　　在CAN總線網(wǎng)絡(luò)中,，當(dāng)一幀報(bào)文被各個(gè)節(jié)點(diǎn)接收時(shí)，在ACK階段,，多個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)同時(shí)響應(yīng)（都發(fā)顯性）,，流過終端電阻的電流被各個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)均分，那么平均到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流就減小了,，如下圖所示,，VDH、VDL的壓降也減小,，相應(yīng)CANH-CANL的差分電壓就增大了,，即ACK應(yīng)答電平偏高。

　　圖7  CAN網(wǎng)絡(luò)等效結(jié)構(gòu)

　　三,、ACK的意義

　　當(dāng)CAN總線上只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)可收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí),，總線上因無接收節(jié)點(diǎn)在ACK SLOT時(shí)間內(nèi) 發(fā)送“顯性”位填充，而始終保持隱性,，發(fā)送者會(huì)檢測到這個(gè)隱性位而知道發(fā)送失敗,，此條報(bào)文需要重發(fā),。因此這個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)一直重發(fā)數(shù)據(jù)直到發(fā)送成功或發(fā)送被取消。

　　當(dāng)總線上有多個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)通信時(shí),，由于總線電平線與的原理,，只要總線上有一個(gè)節(jié)點(diǎn)正確接收到數(shù)據(jù)，則ACK SLOT就會(huì)被填入顯性電平(此時(shí)認(rèn)為數(shù)據(jù)幀發(fā)送成功), 那么,，接收錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)如何來告知發(fā)送者此次發(fā)送不成功呢,？這就要用到CAN的錯(cuò)誤幀，當(dāng)一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)時(shí),，它立即廣播發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤幀,，其它的節(jié)點(diǎn)和發(fā)送者也都會(huì)收到這個(gè)錯(cuò)誤幀而丟掉此次報(bào)文，發(fā)送節(jié)點(diǎn)重新發(fā)送,，這才是ACK的意義。