探讨CAN总线的抗干扰能力

高、低的时间长度是否在范围内。由于是时间触发协议，通过各分散的节点预定发送时间与实际发送时间的差进行修正，建立同步时基，对发送时间的超限要求更严。它对时间同步中产生的问题也采取了一种逐步退化的策略。它有一个协议运行控制的机制(POC)，POC有3个状态，为POC: normal active（积极），POC: normal passive（消极）和POC: halt（停止）。其中，积极状态下，同步处于容许界限内，不会破坏其他节点的同步；消极状态下，同步已恶化到不能再发送的地步，若再发送就有可能超出它的窗口而与其他节点冲突，但它容许接收，以取得足够的同步重返积极状态。在自检或完好性检查(sanity check)未通过，或POC与其他核心机制发现严重错，或host检查到错误给出命令的情况下，POC会进入停止状态，此时只有重新初始化了。

从上面的简述可见，在保证所有节点数据的一致性上，二者都是要靠其他措施的，而这些可能的措施（例如组籍算法，membership algorithm）都有待讨论，对错误的约束仅限于逐步退化的策略。

2.5 帧出错率

总线传送中的出错来源于各种干扰，除了前面分析的信号电平、采样过程、共模电压以外，来自电源的传导干扰也可能使通信控制器工作异常而通信失效，所以不能仅以物理层的一些指标作完整的判断。帧的出错概率对应用有很大影响，它涉及出错以后该怎么办的问题。帧的出错概率与帧长成比例关系，CAN2.0A的最大帧长为133位，FlexRay的最大帧长为2 625位（254字节数据+8字节开销+5个起始/停止位，这里1字节=10位）。假设二者的误码率相同，那么FlexRay的帧出错率PF约为CAN(PC)的20倍。虽然FlexRay帧可传送的数据多得多，但是一个帧错了，其中的消息便全部不能利用，这种消息捆绑在一起的特性，大大增加了出错的机会。如果将FlexRay像CAN那样传送短帧，那么帧的效率会比CAN还低，存放静态段调度表的硬件部分更大。如果将来由于ECU内处理器更强大，一个节点发送的消息更多，那么这种长帧有用途，但是出错概率的增大仍是缺点。另外，用长帧传短消息涉及消息在帧内的编排方法，这种灵活性必然要求有高级通信层的统一约束，否则会带来修理、供货、管理上的不便与成本的增加。这可能是漫长的路，在统一之前仍然是各汽车厂专用的封闭的高层协议，几乎没有留给外人插足的空间。

3 与FlexRay总线的比较

3.1 单信道应用

出错自动重发是CAN总线的一大特点。FlexRay协议的网络拓扑结构包括总线方式，但是用2个信道还是1个与性能和成本关系很大。FlexRay的设计是用2个信道同时传送来保证传送的正确性，因为它不像CAN有出错重发的功能。2个通道同时出错的概率比较小，不考虑出错重发时丢帧也不多。如果考虑2个信道同时出错而要求重发，则必须在应用层处理，而在动态时隙中传送请求与重发，不是一件容易的事，也推迟了送达时间。如果FlexRay只用一个信道来完成，出错概率较大，为了简化应用可以采用重复传送的方法（即时间冗余），在2次或多次传送中只要有1次成功便可。但是这样做相当于把FlexRay的带宽降了下来，例如减为1/2或1/3。这并不意味着2个信道时吞吐量仅为10 Mbps或更小，因为可以在其中一个信道安排较多的动态段，用于出错消息的重发请求与重发，即仅传送出错的部分。

3.2 安全攸关应用的额外要求

对FlexRay这样的时间触发通信协议，其错误约束机制中已尽量考虑了各种可能的出错情况，防止一个节点的发送超出预定给它的时间窗口。为了提高防错的能力，另外设计了总线监守。总线监守有自己的时钟线路和与节点发送的调度表，它控制该节点的总线驱动器，仅在容许的时间窗口里让总线驱动器工作。这种机制给防止冲突构成了双保险，但是增加了系统的成本，所以把它作为选件。在FlexRay中有2种总线监守： 一种是本地总线监守，即与节点靠近的地方，甚至是可以做在同一硅片上的总线监守；另一种是远方的星型耦合器中的集中式总线监守。在总线式应用中有关的是本地总线监守。虽然总线监守要做的事少一些，但是它也要有时间同步的相关机制，以及启动和从休眠中唤醒的算法。为实现这些功能，从总线上接收数据的部分就是必不可少的。由于仅少了发送部分，FlexRay甚至提到过一种可能：将控制芯片设计成可组态的，既可用作通信控制器，又可以用作总线监守。这就说明了总线监守的结构是复杂的、高成本的。有的FlexRay文献中提到，可以将安全攸关的节点与要求稍低的节点连在同一总线上，要求低的节点可以不配总线监守。这种讲法是不正确的，因为根据木桶原理，一段总线上通信的冲突可能性由最有