CAN 技术系列 14 · CAN 排查手册与速查表

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tags: [学习, 嵌入式, CAN, 排查手册, 速查表, 决策树, 位定时, 帧格式, 错误计数器, 高层协议, 功能安全, 全系列回顾, 总对照表] created: 2026-10-08 updated: 2026-10-08 status: 专题进行中 所属专题: “[[00-CAN技术系列总目录]]” 对应模块: 14 排查手册与速查表

14 · CAN 排查手册与速查表(CAN 收官)

本篇定位:CAN 系列收官篇。故障决策树 + 全系列速查表 + 功能安全审查清单 + 全系列要点回顾 + 总对照表。遇到 CAN 问题,翻这一篇。读完你有一本 CAN 工程师速查手册。

[!important] 这是 CAN 工程师的"急救手册" SPI 14 是 SPI 收官速查。CAN 14 是 CAN 收官速查——故障决策树(从现象到根因)+ 19 故障速查 + 位定时/帧格式/错误计数器/高层协议/AEGIX 功能安全清单 + 全系列 01-14 回顾 + CAN vs UART vs I2C vs SPI 总对照表。打印贴墙,排查不慌。对照 [[14-SPI排查手册与速查表]] 看,四总线速查手册齐了。

目录

一、故障决策树

1.1 A 类:完全不通

CAN 完全不通
├─ A1 物理层
│ ├─ A1.1 终端电阻? → 万用表测 CAN_H-CAN_L = 60Ω?
│ │ ├─ 否 → 加/修终端(双端120Ω)
│ │ └─ 是 → 继续
│ ├─ A1.2 收发器? → 示波器看 CAN_H/CAN_L 波形?
│ │ ├─ 无波形 → 收发器供电/坏 → 换
│ │ └─ 有波形 → 继续
│ └─ A1.3 接线? → CAN_H/CAN_L 接反? 交叉?
│ └─ 修正接线
├─ A2 配置层
│ ├─ A2.1 时钟? → CAN 时钟开? 引脚复用?
│ │ └─ 开时钟 + 配引脚
│ ├─ A2.2 位定时? → 波特率全网一致? 采样点87.5%?
│ │ └─ 统一位定时
│ └─ A2.3 过滤器? → 过滤器配错(全屏蔽)?
│ └─ 修正过滤器
└─ A3 软件层
├─ A3.1 驱动初始化? → dmesg 看错误?
│ └─ 查初始化代码
└─ A3.2 can0 up? → ip link show can0?
└─ ip link set can0 up

1.2 B 类:偶发错

CAN 偶发错
├─ B1 信号完整性层
│ ├─ B1.1 终端? → 示波器看振铃?
│ │ └─ 双端终端 + 分裂终端
│ ├─ B1.2 EMI? → 附近干扰源(电机/开关电源)?
│ │ └─ 共模扼流圈 + TVS + 远离
│ └─ B1.3 stub? → stub 太长?
│ └─ 缩短 stub(1M<0.3m)
├─ B2 软件层
│ ├─ B2.1 FIFO 溢出? → 接收丢帧?
│ │ └─ 提高优先级/DMA/加深FIFO
│ └─ B2.2 负载高? → canbusload > 80%?
│ └─ 优化ID/限频/CAN FD
└─ B3 时钟层
├─ B3.1 采样点? → 全网87.5%?
│ └─ 统一
├─ B3.2 SJW? → 长帧错?
│ └─ SJW=2
└─ B3.3 晶振? → RC振荡器? 温漂?
└─ 换±50ppm晶振

1.3 C 类:错误状态

CAN 错误状态
├─ C1 总线关闭(BUS-OFF)
│ ├─ C1.1 波特率错? → 和全网不一致?
│ │ └─ 统一波特率
│ ├─ C1.2 收发器坏? → 换
│ ├─ C1.3 EMI 严重? → 抗扰
│ └─ C1.4 恢复? → ABOM + 次数限制 + 安全状态
├─ C2 错误被动(ERROR-PASSIVE)
│ ├─ C2.1 位定时? → 采样点?
│ ├─ C2.2 EMI? → 抗扰
│ └─ C2.3 目标节点? → ACK 错?
└─ C3 ACK 错误
├─ C3.1 单节点? → Loopback 测试
├─ C3.2 目标故障? → 查目标节点
└─ C3.3 波特率? → 统一

1.4 D 类:数据错

CAN 数据错
├─ D1 ID 解析错
│ ├─ D1.1 标准/扩展? → IDE 位识别
│ └─ D1.2 字节序? → MSB 先
├─ D2 长度错
│ ├─ D2.1 DLC>8? → 经典CAN视为8
│ └─ D2.2 FD DLC? → 9-15映射12/16/…/64
└─ D3 高层协议错
├─ D3.1 J1939? → PGN解析+SPN换算
├─ D3.2 UDS? → NRC分析
└─ D3.3 ISO-TP? → 分包重组

1.5 E 类:Linux 框架

Linux CAN 问题
├─ E1 can0 不 up
│ ├─ E1.1 设备树? → CAN节点配置?
│ ├─ E1.2 驱动? → dmesg 看加载?
│ └─ E1.3 时钟/引脚? → 设备树时钟
├─ E2 candump 无输出
│ ├─ E2.1 can0 down? → ip link set up
│ ├─ E2.2 物理层? → 终端/收发器
│ └─ E2.3 过滤器? → setsockopt
└─ E3 错误帧
├─ E3.1 ERR_FILTER? → 使能错误帧接收
└─ E3.2 状态? → ip -s 看统计

二、常见故障速查表

三、位定时速查

3.1 位定时常用配置(f_CAN=48MHz)

3.2 CAN FD 双位定时(f_CAN=80MHz)

3.3 BTR 配置公式

1. NBT = f_CAN / (BRP × bit_rate), 选 BRP 让 NBT=16
2. TSEG1 = NBT × SP – 1 = 16 × 0.875 – 1 = 13
3. TSEG2 = NBT – 1 – TSEG1 = 16 – 1 – 13 = 2
4. SJW = 2(通常,1~4)
5. BTR = (SJW-1)<<24 | (TSEG2-1)<<16 | (TSEG1-1)<<8 | (BRP-1)

3.4 速率-距离-约束速查

四、帧格式速查

4.1 数据帧(标准帧 8 字节)

4.2 帧类型速查

4.3 CAN FD 新增位

4.4 DLC 映射(CAN FD)

五、错误计数器与状态速查

5.1 错误计数规则

5.2 状态转移

5.3 恢复

5.4 错误码(LEC)

六、高层协议速查

6.1 CANopen ID 速查

6.2 J1939 29bit ID 编码

优先级(3) | 保留(1) | 数据页(1) | PF(8) | PS(8) | 源地址(8)

6.3 UDS 服务速查

6.4 UDS NRC(否定响应码)

6.5 ISO-TP 帧速查

6.6 诊断 ID 速查

七、AEGIX 功能安全审查清单

7.1 物理层

• 双端 120Ω 终端(万用表测 60Ω)
• 双绞线(CAN_H/CAN_L)
• 共模扼流圈(汽车级)
• TVS 保护(ESD/EFT)
• 分裂终端(60Ω+60Ω+4.7nF,可选)
• 收发器汽车级(AEC-Q100)
• stub 长度合规(1M<0.3m)
• 节点数合规(<30)
• 完整地平面

7.2 协议层

• 位定时全网一致(BRP/TSEG1/TSEG2/SJW)
• 采样点 87.5%(主流)
• 晶振 ±50ppm(禁 RC)
• CAN FD 双位定时(NBTP+DBTP)
• 帧格式正确(SOF/ID/CRC/ACK/EOF)
• ID 分配合理(优先级)

7.3 传输层

• 错误中断处理(BOFF/EPVF/EWGF/LEC)
• 错误计数器监控(TEC/REC)
• 总线关闭恢复(ABOM + 次数限制)
• 恢复超限进安全状态
• 恢复后应用层重新同步
• 自动重发策略(NART 或软件超时)
• FIFO 溢出处理(覆盖/锁定)

7.4 数据层

• E2E 保护(CRC + 序列号 + 存活计数)
• 关键消息超时监控
• 关键控制回读校验
• 数据校验(端到端 CRC)

7.5 系统层

• 双通道冗余(ASIL D,关键消息双发)
• 安全状态(故障不执行危险动作)
• 看门狗(任务存活监控)
• 错误日志(可追溯)
• 故障注入测试

7.6 软件层

• ISR 最小化(只读推队列)
• RTOS 集成(消息队列/信号量/互斥锁)
• 互斥锁保护(多任务共享)
• 缓冲对齐(DMA/Cache)
• 驱动分层(应用→驱动→硬件)

八、全系列要点回顾

8.1 L1 硬件基础层(01-03)

• 01 物理层:差分信号(CAN_H/CAN_L),显性2V/隐性0V,线与,ISO 11898-2高速/-3低速/FD,收发器,120Ω双端终端,NRZ+位填充,CAN FD(5M/64B)
• 02 信号完整性:直线总线拓扑,stub长度(1M<0.3m),节点数30,总线电容<100pF,双端终端抑制反射,分裂终端抗EMI,共模扼流圈,FD 5M SI严,汽车EMI/EMS AEC-Q100
• 03 位定时同步:位时间四段(SYNC_SEG+TSEG1+TSEG2),采样点87.5%,硬同步(SOF)+重同步(帧中跳变),SJW 1~2Tq,时钟容差0.1-0.5%选±50ppm晶振,BTR配置,CAN FD双位定时(NBTP+DBTP)

8.2 L2 协议时序层(04-07)

• 04 帧格式:四种帧(数据/远程/错误/过载),数据帧七段(SOF+仲裁+控制+数据+CRC+ACK+EOF+IFS),仲裁段(ID+RTR+IDE),DLC,CRC15/17/21,ACK机制,标准11bit/扩展29bit,CAN FD(BRS/ESI/EDL)
• 05 仲裁优先级:CSMA/CD+AMP,线与(显性覆盖隐性),逐位仲裁(ID高位比较,发隐性读显性=输),ID越小优先级越高,仲裁无冲突(输的转接收),同ID数据帧>远程帧/标准帧>扩展帧,优先级设计,饿死问题,CAN FD仲裁段1M数据段不仲裁
• 06 错误处理:五种错误检测(位监控/位填充/CRC/格式/ACK),错误帧(主动6显性/被动6隐性+8隐性),错误计数器(TEC/REC,错+8成功-1),节点状态(主动<96/被动96-127/总线关闭≥128),自动重发,总线关闭恢复(1408隐性/软件)
• 07 高层协议:CANopen(对象字典+PDO+SDO+心跳),J1939(29bit ID编码PGN),UDS(诊断服务0x10/0x22/0x2E/0x27刷写),ISO-TP(SF/FF/CF/FC大报文分包),CAN FD适配(64B单帧)

8.3 L3 驱动实现层(08-11)

• 08 控制器寄存器:Bosch C_CAN/M_CAN IP,STM32 bxCAN/FDCAN寄存器(MCR/MSR/BTR/ESR/邮箱/FIFO/过滤器),发送邮箱3个,接收FIFO 2×3级,验收过滤器(列表/屏蔽),RISC-V N300 M_CAN(同FDCAN改基址)
• 09 传输模式:轮询(调试)/中断(主流)/DMA(FD大块),发送邮箱队列(3邮箱+软件队列),接收FIFO处理(覆盖/锁定),RTOS集成(消息队列+信号量+互斥锁),ISR最小化
• 10 错误恢复:错误计数器监控,状态转移处理,总线关闭恢复(ABOM/软件/混合),功能安全端到端保护(协议层CRC/ACK+应用层E2E+序列号+超时+回读+冗余+安全状态+看门狗),AEGIX CAN容错(双通道冗余+恢复次数限制)
• 11 Linux框架:SocketCAN(CAN当网络接口),PF_CAN协议族(RAW/BCM/ISO-TP/J1939),can-dev框架(c_can/m_can),设备树(bit-timing+can-fd),用户态socket API,can-utils(candump/cansend),ISO-TP/J1939内置

8.4 L4 应用实战层(12-14)

• 12 设备实战:裸机收发驱动,验收过滤器配置,环回测试,CANopen节点(对象字典/PDO/SDO/心跳),J1939解析(PGN/SPN),UDS诊断(0x10/0x22/0x27/0x2E),ISO-TP多帧(SF/FF/CF/FC),多CAN通道+RTOS,双通道冗余
• 13 调试排查:工具链分层(candump/逻辑分析仪/示波器/万用表/dmesg),candump抓包,逻辑分析仪差分解码,示波器看差分波形,万用表测终端60Ω,错误帧分析,位定时/终端问题排查,典型故障定位,降速调试法
• 14 排查手册:故障决策树(5大类),19故障速查,位定时/帧格式/错误计数器/高层协议速查,AEGIX功能安全审查清单(6层),全系列回顾,学习路径,四总线总对照表

九、学习路径

9.1 五阶段路径

9.2 对照学习法

• CAN vs SPI:差分 vs 单端,多主 vs 单主,有ACK vs 无ACK
• CAN vs I2C:差分 vs 开漏,优先级仲裁 vs 都退,汽车级 vs 板级
• CAN vs UART:总线 vs 点对点,同步 vs 异步,多主 vs 单主单从

9.3 实战建议

• 先用 candump/cansend 在 Linux 上玩(直观)
• 用逻辑分析仪看波形(理解物理层)
• 写裸机驱动(理解寄存器)
• 实现 UDS/ISO-TP(汽车实战)
• 做功能安全设计(AEGIX 级)

十、CAN vs UART vs I2C vs SPI 总对照表

10.1 物理层

10.2 协议层

10.3 应用场景

10.4 调试

10.5 选型决策树

要传什么?
├─ 点对点调试/模块 → UART
├─ 板级多设备低速 → I2C
├─ 板级高速(Flash/OLED/ADC) → SPI
├─ 汽车/工业多主可靠 → CAN
│ ├─ 商用车 → J1939
│ ├─ 工业自动化 → CANopen
│ └─ 汽车诊断 → UDS
└─ 大数据高速 → CAN FD(64B/帧)

延伸阅读

CAN 全系列

• [[01-CAN物理层与差分电气]] / [[02-CAN信号完整性与拓扑]] / [[03-CAN位定时与同步]]
• [[04-CAN帧格式]] / [[05-CAN仲裁与优先级]] / [[06-CAN错误处理与错误帧]] / [[07-CAN高层协议]]
• [[08-CAN控制器寄存器与IP架构]] / [[09-CAN传输模式-轮询-中断-DMA]] / [[10-CAN错误恢复与总线关闭]] / [[11-CAN Linux驱动框架]]
• [[12-CAN设备驱动实战]] / [[13-CAN调试与排查]]

对照学习

• [[14-SPI排查手册与速查表]] —— SPI 收官 + 四总线对照
• [[14-I2C排查手册与速查表]] —— I2C 收官
• [[00-CAN技术系列总目录]] —— CAN 总目录

参考资料

• Bosch CAN Specification 2.0 / CAN FD
• ISO 11898-1(数据链路层)/ -2(物理层)
• CiA 301(CANopen)/ SAE J1939 / ISO 14229(UDS)/ ISO 15765(ISO-TP)
• ISO 26262 功能安全
• STM32 RM0090/RM0433
• Linux Documentation/networking/can.rst

[[00-CAN技术系列总目录]] · 上一篇:[[13-CAN调试与排查]] · CAN 系列完结

创建日期:2026-10-08

本篇定位:CAN 系列收官篇。故障决策树 + 全系列速查表 + 功能安全审查清单 + 全系列要点回顾 + 总对照表。遇到 CAN 问题,翻这一篇。读完你有一本 CAN 工程师速查手册。

这是 CAN 工程师的"急救手册" SPI 14 是 SPI 收官速查。CAN 14 是 CAN 收官速查——故障决策树(从现象到根因)+ 19 故障速查 + 位定时/帧格式/错误计数器/高层协议/AEGIX 功能安全清单 + 全系列 01-14 回顾 + CAN vs UART vs I2C vs SPI 总对照表。打印贴墙,排查不慌。对照 [[14-SPI排查手册与速查表]] 看,四总线速查手册齐了。

目录

• • tags: [学习, 嵌入式, CAN, 排查手册, 速查表, 决策树, 位定时, 帧格式, 错误计数器, 高层协议, 功能安全, 全系列回顾, 总对照表] created: 2026-10-08 updated: 2026-10-08 status: 专题进行中 所属专题: "[[00-CAN技术系列总目录]]" 对应模块: 14 排查手册与速查表
• 14 · CAN 排查手册与速查表(CAN 收官)
• • 目录
  • 一、故障决策树
  • • 1.1 A 类:完全不通
    • 1.2 B 类:偶发错
    • 1.3 C 类:错误状态
    • 1.4 D 类:数据错
    • 1.5 E 类:Linux 框架
  • 二、常见故障速查表
  • 三、位定时速查
  • • 3.1 位定时常用配置(f_CAN=48MHz)
    • 3.2 CAN FD 双位定时(f_CAN=80MHz)
    • 3.3 BTR 配置公式
    • 3.4 速率-距离-约束速查
  • 四、帧格式速查
  • • 4.1 数据帧(标准帧 8 字节)
    • 4.2 帧类型速查
    • 4.3 CAN FD 新增位
    • 4.4 DLC 映射(CAN FD)
  • 五、错误计数器与状态速查
  • • 5.1 错误计数规则
    • 5.2 状态转移
    • 5.3 恢复
    • 5.4 错误码(LEC)
  • 六、高层协议速查
  • • 6.1 CANopen ID 速查
    • 6.2 J1939 29bit ID 编码
    • 6.3 UDS 服务速查
    • 6.4 UDS NRC(否定响应码)
    • 6.5 ISO-TP 帧速查
    • 6.6 诊断 ID 速查
  • 七、AEGIX 功能安全审查清单
  • • 7.1 物理层
    • 7.2 协议层
    • 7.3 传输层
    • 7.4 数据层
    • 7.5 系统层
    • 7.6 软件层
  • 八、全系列要点回顾
  • • 8.1 L1 硬件基础层(01-03)
    • 8.2 L2 协议时序层(04-07)
    • 8.3 L3 驱动实现层(08-11)
    • 8.4 L4 应用实战层(12-14)
  • 九、学习路径
  • • 9.1 五阶段路径
    • 9.2 对照学习法
    • 9.3 实战建议
  • 十、CAN vs UART vs I2C vs SPI 总对照表
  • • 10.1 物理层
    • 10.2 协议层
    • 10.3 应用场景
    • 10.4 调试
    • 10.5 选型决策树
  • 延伸阅读
  • • CAN 全系列
    • 对照学习
  • 参考资料
• 一、故障决策树
• • 1.1 A 类:完全不通
  • 1.2 B 类:偶发错
  • 1.3 C 类:错误状态
  • 1.4 D 类:数据错
  • 1.5 E 类:Linux 框架
• 二、常见故障速查表
• 三、位定时速查
• • 3.1 位定时常用配置(f_CAN=48MHz)
  • 3.2 CAN FD 双位定时(f_CAN=80MHz)
  • 3.3 BTR 配置公式
  • 3.4 速率-距离-约束速查
• 四、帧格式速查
• • 4.1 数据帧(标准帧 8 字节)
  • 4.2 帧类型速查
  • 4.3 CAN FD 新增位
  • 4.4 DLC 映射(CAN FD)
• 五、错误计数器与状态速查
• • 5.1 错误计数规则
  • 5.2 状态转移
  • 5.3 恢复
  • 5.4 错误码(LEC)
• 六、高层协议速查
• • 6.1 CANopen ID 速查
  • 6.2 J1939 29bit ID 编码
  • 6.3 UDS 服务速查
  • 6.4 UDS NRC(否定响应码)
  • 6.5 ISO-TP 帧速查
  • 6.6 诊断 ID 速查
• 七、功能安全审查清单
• • 7.1 物理层
  • 7.2 协议层
  • 7.3 传输层
  • 7.4 数据层
  • 7.5 系统层
  • 7.6 软件层
• 八、全系列要点回顾
• • 8.1 L1 硬件基础层(01-03)
  • 8.2 L2 协议时序层(04-07)
  • 8.3 L3 驱动实现层(08-11)
  • 8.4 L4 应用实战层(12-14)
• 九、CAN vs UART vs I2C vs SPI 总对照表
• • 9.1 物理层
  • 9.2 协议层
  • 9.3 应用场景
  • 9.4 调试
  • 9.5 选型决策树
• 延伸阅读
• • CAN 全系列
  • 对照学习
• 参考资料

一、故障决策树

1.1 A 类:完全不通

CAN 完全不通
├─ A1 物理层
│ ├─ A1.1 终端电阻? → 万用表测 CAN_H-CAN_L = 60Ω?
│ │ ├─ 否 → 加/修终端(双端120Ω)
│ │ └─ 是 → 继续
│ ├─ A1.2 收发器? → 示波器看 CAN_H/CAN_L 波形?
│ │ ├─ 无波形 → 收发器供电/坏 → 换
│ │ └─ 有波形 → 继续
│ └─ A1.3 接线? → CAN_H/CAN_L 接反? 交叉?
│ └─ 修正接线
├─ A2 配置层
│ ├─ A2.1 时钟? → CAN 时钟开? 引脚复用?
│ │ └─ 开时钟 + 配引脚
│ ├─ A2.2 位定时? → 波特率全网一致? 采样点87.5%?
│ │ └─ 统一位定时
│ └─ A2.3 过滤器? → 过滤器配错(全屏蔽)?
│ └─ 修正过滤器
└─ A3 软件层
├─ A3.1 驱动初始化? → dmesg 看错误?
│ └─ 查初始化代码
└─ A3.2 can0 up? → ip link show can0?
└─ ip link set can0 up

1.2 B 类:偶发错

CAN 偶发错
├─ B1 信号完整性层
│ ├─ B1.1 终端? → 示波器看振铃?
│ │ └─ 双端终端 + 分裂终端
│ ├─ B1.2 EMI? → 附近干扰源(电机/开关电源)?
│ │ └─ 共模扼流圈 + TVS + 远离
│ └─ B1.3 stub? → stub 太长?
│ └─ 缩短 stub(1M<0.3m)
├─ B2 软件层
│ ├─ B2.1 FIFO 溢出? → 接收丢帧?
│ │ └─ 提高优先级/DMA/加深FIFO
│ └─ B2.2 负载高? → canbusload > 80%?
│ └─ 优化ID/限频/CAN FD
└─ B3 时钟层
├─ B3.1 采样点? → 全网87.5%?
│ └─ 统一
├─ B3.2 SJW? → 长帧错?
│ └─ SJW=2
└─ B3.3 晶振? → RC振荡器? 温漂?
└─ 换±50ppm晶振

1.3 C 类:错误状态

CAN 错误状态
├─ C1 总线关闭(BUS-OFF)
│ ├─ C1.1 波特率错? → 和全网不一致?
│ │ └─ 统一波特率
│ ├─ C1.2 收发器坏? → 换
│ ├─ C1.3 EMI 严重? → 抗扰
│ └─ C1.4 恢复? → ABOM + 次数限制 + 安全状态
├─ C2 错误被动(ERROR-PASSIVE)
│ ├─ C2.1 位定时? → 采样点?
│ ├─ C2.2 EMI? → 抗扰
│ └─ C2.3 目标节点? → ACK 错?
└─ C3 ACK 错误
├─ C3.1 单节点? → Loopback 测试
├─ C3.2 目标故障? → 查目标节点
└─ C3.3 波特率? → 统一

1.4 D 类:数据错

CAN 数据错
├─ D1 ID 解析错
│ ├─ D1.1 标准/扩展? → IDE 位识别
│ └─ D1.2 字节序? → MSB 先
├─ D2 长度错
│ ├─ D2.1 DLC>8? → 经典CAN视为8
│ └─ D2.2 FD DLC? → 9-15映射12/16/…/64
└─ D3 高层协议错
├─ D3.1 J1939? → PGN解析+SPN换算
├─ D3.2 UDS? → NRC分析
└─ D3.3 ISO-TP? → 分包重组

1.5 E 类:Linux 框架

Linux CAN 问题
├─ E1 can0 不 up
│ ├─ E1.1 设备树? → CAN节点配置?
│ ├─ E1.2 驱动? → dmesg 看加载?
│ └─ E1.3 时钟/引脚? → 设备树时钟
├─ E2 candump 无输出
│ ├─ E2.1 can0 down? → ip link set up
│ ├─ E2.2 物理层? → 终端/收发器
│ └─ E2.3 过滤器? → setsockopt
└─ E3 错误帧
├─ E3.1 ERR_FILTER? → 使能错误帧接收
└─ E3.2 状态? → ip -s 看统计

二、常见故障速查表

三、位定时速查

3.1 位定时常用配置(f_CAN=48MHz)

3.2 CAN FD 双位定时(f_CAN=80MHz)

3.3 BTR 配置公式

1. NBT = f_CAN / (BRP × bit_rate), 选 BRP 让 NBT=16
2. TSEG1 = NBT × SP – 1 = 16 × 0.875 – 1 = 13
3. TSEG2 = NBT – 1 – TSEG1 = 16 – 1 – 13 = 2
4. SJW = 2(通常,1~4)
5. BTR = (SJW-1)<<24 | (TSEG2-1)<<16 | (TSEG1-1)<<8 | (BRP-1)

3.4 速率-距离-约束速查

四、帧格式速查

4.1 数据帧(标准帧 8 字节)

4.2 帧类型速查

4.3 CAN FD 新增位

4.4 DLC 映射(CAN FD)

五、错误计数器与状态速查

5.1 错误计数规则

5.2 状态转移

5.3 恢复

5.4 错误码(LEC)

六、高层协议速查

6.1 CANopen ID 速查

6.2 J1939 29bit ID 编码

优先级(3) | 保留(1) | 数据页(1) | PF(8) | PS(8) | 源地址(8)

6.3 UDS 服务速查

6.4 UDS NRC(否定响应码)

6.5 ISO-TP 帧速查

6.6 诊断 ID 速查

七、功能安全审查清单

7.1 物理层

• 双端 120Ω 终端(万用表测 60Ω)
• 双绞线(CAN_H/CAN_L)
• 共模扼流圈(汽车级)
• TVS 保护(ESD/EFT)
• 分裂终端(60Ω+60Ω+4.7nF,可选)
• 收发器汽车级(AEC-Q100)
• stub 长度合规(1M<0.3m)
• 节点数合规(<30)
• 完整地平面

7.2 协议层

• 位定时全网一致(BRP/TSEG1/TSEG2/SJW)
• 采样点 87.5%(主流)
• 晶振 ±50ppm(禁 RC)
• CAN FD 双位定时(NBTP+DBTP)
• 帧格式正确(SOF/ID/CRC/ACK/EOF)
• ID 分配合理(优先级)

7.3 传输层

• 错误中断处理(BOFF/EPVF/EWGF/LEC)
• 错误计数器监控(TEC/REC)
• 总线关闭恢复(ABOM + 次数限制)
• 恢复超限进安全状态
• 恢复后应用层重新同步
• 自动重发策略(NART 或软件超时)
• FIFO 溢出处理(覆盖/锁定)

7.4 数据层

• E2E 保护(CRC + 序列号 + 存活计数)
• 关键消息超时监控
• 关键控制回读校验
• 数据校验(端到端 CRC)

7.5 系统层

• 双通道冗余(ASIL D,关键消息双发)
• 安全状态(故障不执行危险动作)
• 看门狗(任务存活监控)
• 错误日志(可追溯)
• 故障注入测试

7.6 软件层

• ISR 最小化(只读推队列)
• RTOS 集成(消息队列/信号量/互斥锁)
• 互斥锁保护(多任务共享)
• 缓冲对齐(DMA/Cache)
• 驱动分层(应用→驱动→硬件)

八、全系列要点回顾

8.1 L1 硬件基础层(01-03)

• 01 物理层:差分信号(CAN_H/CAN_L),显性2V/隐性0V,线与,ISO 11898-2高速/-3低速/FD,收发器,120Ω双端终端,NRZ+位填充,CAN FD(5M/64B)
• 02 信号完整性:直线总线拓扑,stub长度(1M<0.3m),节点数30,总线电容<100pF,双端终端抑制反射,分裂终端抗EMI,共模扼流圈,FD 5M SI严,汽车EMI/EMS AEC-Q100
• 03 位定时同步:位时间四段(SYNC_SEG+TSEG1+TSEG2),采样点87.5%,硬同步(SOF)+重同步(帧中跳变),SJW 1~2Tq,时钟容差0.1-0.5%选±50ppm晶振,BTR配置,CAN FD双位定时(NBTP+DBTP)

8.2 L2 协议时序层(04-07)

• 04 帧格式:四种帧(数据/远程/错误/过载),数据帧七段(SOF+仲裁+控制+数据+CRC+ACK+EOF+IFS),仲裁段(ID+RTR+IDE),DLC,CRC15/17/21,ACK机制,标准11bit/扩展29bit,CAN FD(BRS/ESI/EDL)
• 05 仲裁优先级:CSMA/CD+AMP,线与(显性覆盖隐性),逐位仲裁(ID高位比较,发隐性读显性=输),ID越小优先级越高,仲裁无冲突(输的转接收),同ID数据帧>远程帧/标准帧>扩展帧,优先级设计,饿死问题,CAN FD仲裁段1M数据段不仲裁
• 06 错误处理:五种错误检测(位监控/位填充/CRC/格式/ACK),错误帧(主动6显性/被动6隐性+8隐性),错误计数器(TEC/REC,错+8成功-1),节点状态(主动<96/被动96-127/总线关闭≥128),自动重发,总线关闭恢复(1408隐性/软件)
• 07 高层协议:CANopen(对象字典+PDO+SDO+心跳),J1939(29bit ID编码PGN),UDS(诊断服务0x10/0x22/0x2E/0x27刷写),ISO-TP(SF/FF/CF/FC大报文分包),CAN FD适配(64B单帧)

8.3 L3 驱动实现层(08-11)

• 08 控制器寄存器:Bosch C_CAN/M_CAN IP,STM32 bxCAN/FDCAN寄存器(MCR/MSR/BTR/ESR/邮箱/FIFO/过滤器),发送邮箱3个,接收FIFO 2×3级,验收过滤器(列表/屏蔽),RISC-V N300 M_CAN(同FDCAN改基址)
• 09 传输模式:轮询(调试)/中断(主流)/DMA(FD大块),发送邮箱队列(3邮箱+软件队列),接收FIFO处理(覆盖/锁定),RTOS集成(消息队列+信号量+互斥锁),ISR最小化
• 10 错误恢复:错误计数器监控,状态转移处理,总线关闭恢复(ABOM/软件/混合),功能安全端到端保护(协议层CRC/ACK+应用层E2E+序列号+超时+回读+冗余+安全状态+看门狗),AEGIX CAN容错(双通道冗余+恢复次数限制)
• 11 Linux框架:SocketCAN(CAN当网络接口),PF_CAN协议族(RAW/BCM/ISO-TP/J1939),can-dev框架(c_can/m_can),设备树(bit-timing+can-fd),用户态socket API,can-utils(candump/cansend),ISO-TP/J1939内置

8.4 L4 应用实战层(12-14)

• 12 设备实战:裸机收发驱动,验收过滤器配置,环回测试,CANopen节点(对象字典/PDO/SDO/心跳),J1939解析(PGN/SPN),UDS诊断(0x10/0x22/0x27/0x2E),ISO-TP多帧(SF/FF/CF/FC),多CAN通道+RTOS,双通道冗余
• 13 调试排查:工具链分层(candump/逻辑分析仪/示波器/万用表/dmesg),candump抓包,逻辑分析仪差分解码,示波器看差分波形,万用表测终端60Ω,错误帧分析,位定时/终端问题排查,典型故障定位,降速调试法
• 14 排查手册:故障决策树(5大类),19故障速查,位定时/帧格式/错误计数器/高层协议速查,功能安全审查清单(6层),全系列回顾,学习路径,四总线总对照表

九、CAN vs UART vs I2C vs SPI 总对照表

9.1 物理层

9.2 协议层

9.3 应用场景

9.4 调试

9.5 选型决策树

要传什么?
├─ 点对点调试/模块 → UART
├─ 板级多设备低速 → I2C
├─ 板级高速(Flash/OLED/ADC) → SPI
├─ 汽车/工业多主可靠 → CAN
│ ├─ 商用车 → J1939
│ ├─ 工业自动化 → CANopen
│ └─ 汽车诊断 → UDS
└─ 大数据高速 → CAN FD(64B/帧)

延伸阅读

CAN 全系列

• [[01-CAN物理层与差分电气]] / [[02-CAN信号完整性与拓扑]] / [[03-CAN位定时与同步]]
• [[04-CAN帧格式]] / [[05-CAN仲裁与优先级]] / [[06-CAN错误处理与错误帧]] / [[07-CAN高层协议]]
• [[08-CAN控制器寄存器与IP架构]] / [[09-CAN传输模式-轮询-中断-DMA]] / [[10-CAN错误恢复与总线关闭]] / [[11-CAN Linux驱动框架]]
• [[12-CAN设备驱动实战]] / [[13-CAN调试与排查]]

对照学习

• [[14-SPI排查手册与速查表]] —— SPI 收官 + 四总线对照
• [[14-I2C排查手册与速查表]] —— I2C 收官
• [[00-CAN技术系列总目录]] —— CAN 总目录

参考资料

• Bosch CAN Specification 2.0 / CAN FD
• ISO 11898-1(数据链路层)/ -2(物理层)
• CiA 301(CANopen)/ SAE J1939 / ISO 14229(UDS)/ ISO 15765(ISO-TP)
• ISO 26262 功能安全
• STM32 RM0090/RM0433
• Linux Documentation/networking/can.rst

[[00-CAN技术系列总目录]] · 上一篇:[[13-CAN调试与排查]] · CAN 系列完结

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