在工業現場的煤安監控網絡中，CAN總線通信常因復雜環境出現數據丟失問題。本文以一起煤安監控網絡中CAN總線數據丟失的故障排查案例，簡述了排查過程和解決方法，為工業現場CAN通信故障提供了參考。

?現場通訊故障描述

用戶現場為一煤安監控網絡，節點包括一個主站設備、兩個分站設備，主站設備對分站設備進行輪詢式數據查詢。故障出現時發現分站上傳的數據出現缺失現象。致遠電子工程師將專業工具——CANScope分析儀接入故障網絡捕獲數據，然后進行分析。

圖1 CANScope總線綜合分析儀

?對故障通訊網絡快速體檢

監控系統上電工作后，記錄一段時間數據，通過【報文幀統計功能】分析，此次測試樣本為135個幀，成功報文119個，正確率為88.15%。錯誤幀類型主要包括CRC定界符錯誤、幀結束錯誤、應答定界符錯誤、數據場填充錯誤。使用CANScope分析儀捕獲到網絡中的錯誤數據，如圖2所示。

圖2 報文幀統計結果

?數據丟失分析

用戶程序采取輪詢的方式查詢分站數據，存在固有的數據周期，通過【流量分析功能】發現，未丟數據的周期中，包含7條有效報文，如圖3所示。

圖3 未丟數據周期

丟數據的周期中出現了紅色的錯誤幀，如圖4所示。有效報文數量=周期報文總數-錯誤幀數量。正常模式下CAN總線中出現錯誤幀后底層會實現自動重發，保證報文不會因為錯誤幀而丟失，然而在本網絡中這一機制未能實現。通過檢查軟件，發現軟件工程師在CAN控制器初始化代碼中禁用了重發功能，導致錯誤幀不能重發。

圖4 丟數據周期
?錯誤幀分析

通過修改代碼解決了數據重發的問題，但是網絡中偶爾冒出的錯誤幀仍然是工程師的一塊心病，錯誤重發機制的使能僅僅是治標不治本，那么究竟是什么原因導致CAN網絡中出現錯誤幀呢？需要對型號質量進行分析，這里用到了CANScope的信號質量分析功能。通過觀察錯誤幀的波形，發現CAN信號上存在很嚴重的共模干擾，使得CAN_H和CAN_L上的單線波形畸變嚴重，如圖5所示。

圖5 波形分析

選取一條錯誤幀使用【FFT分析功能】進行分析可以看到該錯誤幀信號上的頻域特性，其中在27KHz頻點上存在很強的能量，幅值甚至達到了1.38V，如圖6所示。CAN總線的顯隱性電平的壓差很小，1V左右的干擾很容易導致電平識別錯誤，從而出現錯誤幀。

圖6 FFT分析

這一干擾是否具有統計特性呢？使用【干擾統計功能】針對所有樣本數據做干擾頻點強度排序，發現干擾最強的頻點集中在27KHz附近，如圖7所示。因此判斷在CAN網絡附近應該存在這樣一個干擾源。后經過仔細排查，發現這一干擾頻率與開關電源的開關頻率最吻合，由于所有CAN節點未做隔離導致電源串擾，引發錯誤幀。更換電源后故障消失，問題解決。

圖7 干擾統計