CAN-bus網(wǎng)絡(luò)中原則上不允許兩個(gè)節(jié)點(diǎn)具有相同的ID段，但如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)ID段相同會(huì)怎樣呢？

　　實(shí)驗(yàn)前,，我們首先要對(duì)CAN報(bào)文的結(jié)構(gòu)組成,、仲裁原理有清晰的認(rèn)識(shí)。

　　一,、CAN報(bào)文結(jié)構(gòu)

　　目前使用最廣泛的CAN-bus網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)是V2.0版本,，該標(biāo)準(zhǔn)又分為A、B兩部分,，它們主要的區(qū)別在仲裁區(qū)域的ID碼長(zhǎng)度,。其中CAN2.0A（標(biāo)準(zhǔn)幀）為11位ID，CAN2.0B（擴(kuò)展幀）為29位ID,。下表1為CAN報(bào)文結(jié)構(gòu)：

　　表1  CAN報(bào)文結(jié)構(gòu)

　　二,、仲裁原理

　　CAN總線的仲裁是基于“線與原理”，如圖1所示,。當(dāng)個(gè)收發(fā)器同時(shí)發(fā)出不同電平信號(hào)時(shí),，隱性電平總是被顯性電平覆蓋。CAN控制器在發(fā)送報(bào)文的同時(shí)會(huì)監(jiān)聽(tīng)總線狀態(tài)與自己發(fā)送的電平是否一致,，如果不一致發(fā)生在ID段則會(huì)發(fā)生仲裁,，如果發(fā)生在其他區(qū)域則會(huì)觸發(fā)相應(yīng)錯(cuò)誤。

　　圖1  線“與”示意圖

　　下面進(jìn)入重點(diǎn),，如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)ID段相同會(huì)怎樣,？我們用兩個(gè)CAN卡 和一臺(tái)CANScope開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，CAN卡模擬CAN標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)收發(fā)報(bào)文,，CANScope做通信監(jiān)控,，如圖2所示。（注：CAN卡為USB轉(zhuǎn)CAN工具,，CANScope為CAN總線分析儀,，產(chǎn)品詳見(jiàn)ZLG致遠(yuǎn)電子官網(wǎng)）

　　圖2  實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建

　　三、實(shí)驗(yàn)一“ID段相同但數(shù)據(jù)不同”

　　使用一個(gè)CAN卡發(fā)送ID為000H數(shù)據(jù)為01020304050607H的CAN幀,，使用另一個(gè)CAN卡發(fā)送ID為000H數(shù)據(jù)為02020304050607H的CAN幀,。CANScope監(jiān)聽(tīng)的數(shù)據(jù)如圖3所示,，可以觀察到有大量的數(shù)據(jù)場(chǎng)填充錯(cuò)誤。

　　圖3  數(shù)據(jù)場(chǎng)填充錯(cuò)誤

　　為什么會(huì)這樣呢,？我們首先分別獲取兩個(gè)CAN卡發(fā)送報(bào)文對(duì)應(yīng)的波形,，如圖4。因?yàn)閮舍槇?bào)文同為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀,，且每幀包含8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù),，所以兩幀報(bào)文對(duì)應(yīng)的波形在ID段、RTR,、IDE,、R0以及DLC段完全一致。因此,，仲裁作用失效,，兩節(jié)點(diǎn)都認(rèn)為自己獲得了優(yōu)先權(quán)，繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù),。

　　圖4  報(bào)文對(duì)應(yīng)波形對(duì)比

　　現(xiàn)在我們聚焦數(shù)據(jù)段,，第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)相同，均為為00H,；第二個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)不同,，分別為01H、02H,。圖5箭頭標(biāo)示處可以看到兩者對(duì)應(yīng)位的邏輯分別為0和1,。前面我們提到CAN節(jié)點(diǎn)在發(fā)送報(bào)文的同時(shí)會(huì)檢測(cè)總線電平是否與自己發(fā)送的電平一致，若不一致發(fā)生在非仲裁區(qū)域則觸發(fā)相應(yīng)錯(cuò)誤,，因此若這兩幀報(bào)文同時(shí)發(fā)送到總線上必將發(fā)生位發(fā)送錯(cuò)誤,。因?yàn)槲话l(fā)送錯(cuò)誤會(huì)引起節(jié)點(diǎn)發(fā)送違反填充規(guī)則的6個(gè)顯性位（主動(dòng)錯(cuò)誤破壞該幀數(shù)據(jù)），故出現(xiàn)數(shù)據(jù)場(chǎng)填充錯(cuò)誤,，如圖3,。

　　圖5  數(shù)據(jù)場(chǎng)沖突

　　四、實(shí)驗(yàn)二“ID相同數(shù)據(jù)也相同”

　　同時(shí)使用兩個(gè)CAN卡發(fā)送ID為000H數(shù)據(jù)為01020304050607H的CAN幀,，CANScope做通信監(jiān)控,。首先，我們不勾選“總線應(yīng)答”選項(xiàng),，使CANScope工作在僅監(jiān)聽(tīng)模式,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示，出現(xiàn)的是應(yīng)答定界符格式錯(cuò)誤,。

　　圖6  應(yīng)答界定符格式錯(cuò)誤

　　為什么會(huì)發(fā)生這種錯(cuò)誤呢,？發(fā)送報(bào)文的節(jié)點(diǎn)會(huì)在ACK段發(fā)送兩個(gè)隱性位，若在第一個(gè)位期間接收到顯性電平則認(rèn)為該幀被正確接收,。由于仲裁段相同時(shí)兩節(jié)點(diǎn)都認(rèn)為自己取得仲裁權(quán)，在ACK段等待應(yīng)答，但該網(wǎng)絡(luò)中僅存在兩個(gè)節(jié)點(diǎn),，因此在ACK段不能收到應(yīng)答,，進(jìn)而發(fā)生應(yīng)答定界符錯(cuò)誤。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)這種情形就類似于總線中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)將不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送,。圖7是在ACK段有無(wú)應(yīng)答時(shí)的波形對(duì)比,。

　　圖7  ACK應(yīng)答

　　我們勾選上總線應(yīng)答，再次開(kāi)始實(shí)驗(yàn)（此時(shí)總線中相當(dāng)于有3個(gè)節(jié)點(diǎn)）,。這時(shí)如圖8所示,，總線數(shù)據(jù)收發(fā)正常。

　　圖8  啟動(dòng)總線應(yīng)答

　　總結(jié)：當(dāng)兩節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送ID相同數(shù)據(jù)不同的報(bào)文時(shí),，將發(fā)生數(shù)據(jù)場(chǎng)填充錯(cuò)誤,；當(dāng)兩節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送ID相同數(shù)據(jù)也相同的報(bào)文時(shí)，若有其他節(jié)點(diǎn)應(yīng)答則不發(fā)生錯(cuò)誤,，若無(wú)其他節(jié)點(diǎn)應(yīng)答則發(fā)生應(yīng)答錯(cuò)誤,。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)CAN總線時(shí)應(yīng)避免ID段相同的情況出現(xiàn),。