最近公司项目设计到汽车电子相关的技术，在工作中遇到一些问题，所以这里分享一些坑点，在CAN总线中确保通信的可靠性和鲁棒性至关重要。由于总线通常部署在电磁环境复杂、节点众多的场景（如汽车、工业控制），错误的发生在所难免。CAN协议定义了一套完善的错误检测、通知和故障界定机制，使系统能够在错误发生时进行有效处理，并在必要时隔离故障节点，保障总线的整体可用性。下面将带大家详细解析CAN总线的错误处理机制。
1、错误检测基础
首先是CAN协议本身内置了多种错误检测机制，包括：
位错误（Bit Error）：节点发送的位电平与总线实际电平不符。 填充错误（Stuff Error）：在帧的起始帧、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列中，出现连续6个相同极性的位，违反了位填充规则。 CRC错误（CRC Error）：接收节点计算的CRC校验码与接收到的CRC序列不符。 格式错误（Form Error）：固定格式位场（如帧结束EOF、ACK界定符等）中出现非法位值。 应答错误（Acknowledgment Error）：发送节点在ACK时隙未检测到显性位（表示无节点正确接收）。
当节点检测到上述任何一种错误时，它会立即发送一个错误标志（Error Flag） 来通知总线上的所有其他节点。值得注意的是上面除了应答错误其他均可以在接收CAN单元中发生，同样除了CRC和格式错误其他错误均会在发送单元中发生，所以这里非常重要，可以根据相关错误缩小出问题的CAN节点范围。
2、错误计数器
CAN控制器为了量化节点的错误状况并界定其状态，CAN协议为每个总线单元配备了两个关键计数器：
发送错误计数器（Transmit Error Counter, TEC）：记录该节点在发送过程中检测到的错误。 接收错误计数器（Receive Error Counter, REC）：记录该节点在接收过程中检测到的错误。
计数规则（核心机制）：
接收器检测到错误（位错误、填充错误、CRC错误、格式错误）： REC = REC + 1接收器在发送主动错误标志后，检测到的第一个位为“显性”（Dominant）： REC = REC + 8（此规则较为特殊，涉及错误标志发送后的位确认）发送器发送一个错误标志（无论主动或被动）： TEC = TEC + 8
3、错误界定与转换
根据TEC和REC的数值，总线单元的状态被严格划分为三种，每种状态对应不同的总线行为权限，这样如果CAN总线异常了就可以通过相关策略具体排查：
主动错误状态（Error Active）：
条件： TEC和REC均小于等于 127 (0 <= TEC <= 127且0 <= REC <= 127)。行为： 节点可以正常参与总线通信。当它检测到错误时，会发送一个主动错误标志（Active Error Flag）（连续6个显性位）。这是一个强力的错误通知信号，会强制中断当前帧的传输。
被动错误状态（Error Passive）：
节点不允许发送主动错误标志。 节点可以参与总线通信。 当检测到错误时，它只能发送一个被动错误标志（Passive Error Flag）（连续6个隐性位）。这个标志的强度较弱，不会干扰总线上的显性位，因此可能无法成功中断其他节点的传输。 关键限制： 处于被动错误状态的节点在完成一次发送（帧或错误标志）后，不能立即开始下一次发送。它必须在总线空闲期间，在正常的间歇（Intermission）之后，额外插入一段由8位隐性位组成的“挂起传送（Suspend Transmission）”时间，然后才能尝试竞争总线进行下一次发送。这降低了频繁出错的节点对总线的干扰。
条件： TEC大于 127 或REC大于 127 (128 <= TEC <= 255或128 <= REC <= 255)。行为：
总线关闭状态（Bus Off）：
条件： TEC大于 255 (TEC >= 256)。行为： 节点被强制断开与总线的电气连接。它不允许进行任何发送或接收操作，对总线完全无影响。这是一种保护机制，防止因节点硬件或软件严重故障而持续破坏总线通信。 恢复： 节点需要特定的内部条件（通常是检测到总线连续空闲达到一定时间或次数）才能尝试从总线关闭状态恢复到初始状态（通常是错误主动状态），并重新开始通信。
状态转换关系总结：
节点初始状态通常为主动错误状态。 当 TEC或REC超过127时，节点从主动错误状态进入被动错误状态。当 TEC达到或超过256时，节点（无论之前是主动还是被动错误状态）进入总线关闭状态。当 TEC和REC都降低到128以下时，节点可以从被动错误状态恢复到主动错误状态。从总线关闭状态恢复需要满足特定条件（如总线空闲检测），并直接回到初始状态（通常是主动错误状态）。
4、小结
CAN总线的错误处理机制也不错如此嘛，不过它通过发送错误计数器（TEC）和接收错误计数器（REC），系统能够精确量化节点的错误发生频率。基于计数器的值，节点被动态地划分为主动错误、被动错误和总线关闭三种状态，每种状态对应不同的总线访问权限和错误响应方式（主动/被动错误标志）。
特别是被动错误状态下的“挂起传送”要求和总线关闭状态的强制隔离，有效地限制了故障节点对总线整体通信的负面影响，确保了在部分节点出现问题时，关键通信仍能继续进行。
