【導讀】CAN總線一直以實時性強、傳輸距離遠、抗干擾能力強、數據保證到達等特點而廣泛應用于高可靠性的場合。但常常在觀察CAN通信波形時，我們會發現差分電平在ACK段突然增高，這是什么原因導致的呢？這里結合測試實例對ACK電平偏高的原因做簡單分析。
一、ACK簡介
ACK的作用：確認一幀報文是否正常接收。
以標準數椐幀為例，從結構上看分成7段，分別為起始段、仲裁段、控制段、數椐段、CRC校驗段、ACK應答段、幀結束段，如圖1所示：
圖1 標準數椐幀結構
ACK段長度為2個位，包含應答間隙（ACK SLOT）和應答界定符（ACK DELIMITER）。在應答場里，發送站發送兩個“隱性”位。當接收器正確地接收到有效的報文，接收器就會在應答間隙（ACK SLOT）期間（發送ACK信號）向發送器發送一“顯性”的位以示應答。如圖2 （CANScope測試的ACK段波形圖）所示：
圖2 ACK應答位結構
應答間隙：所有接收到匹配CRC序列（CRC SEQUENCE）的節點會在應答間隙（ACK SLOT）期間用一“顯性”的位寫入發送器的“隱性”位來作出回答，由于CAN總線線與的原理，只要總線上有一個節點正確接收到數據，則ACK SLOT就會被填入顯性電平。
ACK界定符：ACK界定符是ACK場的第二個位，并且是一個必須為“隱性”的位。因此，應答間隙（ACK SLOT）被兩個“隱性”的位所包圍，也就是CRC界定符（CRC DELIMITER）和ACK界定符（ACK DELIMITER）。
當一個接收節點接收的幀起始到CRC段之間的內容沒發生錯誤時，它將在ACK段發送一個顯性電平。 如圖3所示：
圖3 ACK應答過程分析
二、CAN總線ACK電平偏高原因分析
以使用ZLG致遠電子CANScope測試某電車CAN網絡為例，20多個CAN節點采樣手牽手方式組網，線兩端各接120歐電阻，通訊能夠正常，但差分信號波形應答位電平偏高較多，如圖4所示，從CANScope的波形圖中可以清楚的看到ACK電平突增。
圖4 CAN數椐幀波形分析
CAN總線通信存在異常，ACK應答有問題？——NO
分析如下：
首先，我們看一款CAN收發器的典型內部結構圖，CANH、CANL連接總線。
圖5 CAN收發器的典型內部結構圖
總線顯性時（邏輯為0），收發器內部Q1、Q2導通，CANH、CANL之間產生壓差；隱性時（邏輯為1），Q1、Q2截止，CANH、CANL處于無源狀態，壓差為0。
按照標準，在總線輸出為顯性時，CANH=3.5V，CANL=1.5V，差分分電平：CANH-CANL=2V，總線網絡電阻為60歐，流經終端電阻的電流約為33mA（2V/60歐）；
然而，CAN收發器在輸出顯性時，CANH電平并不是標準的3.5V，而是5V（VCC）通過一個二極管降壓得到的，二極管的壓降由負載電流決定。圖6所示的VDH為CANH對應的二極管壓降，VDL為CANL對于的二極管壓降，流過的電流越大，二極管的壓降就越大。可知：
CANH的電壓=5V-VDH CANL的電壓=0V+VDL
圖6 CAN收發器等效結構
在CAN總線網絡中，當一幀報文被各個節點接收時，在ACK階段，多個CAN節點同時響應（都發顯性），流過終端電阻的電流被各個CAN節點均分，那么平均到每個節點的電流就減小了，如下圖所示，VDH、VDL的壓降也減小，相應CANH-CANL的差分電壓就增大了，即ACK應答電平偏高。
圖7 CAN網絡等效結構
三、ACK的意義
當CAN總線上只有一個節點可收發數據時，總線上因無接收節點在ACK SLOT時間內 發送“顯性”位填充，而始終保持隱性，發送者會檢測到這個隱性位而知道發送失敗，此條報文需要重發。因此這個節點會一直重發數據直到發送成功或發送被取消。
當總線上有多個CAN節點組網通信時，由于總線電平線與的原理，只要總線上有一個節點正確接收到數據，則ACK SLOT就會被填入顯性電平（此時認為數據幀發送成功）， 那么，接收錯誤的節點如何來告知發送者此次發送不成功呢？這就要用到CAN的錯誤幀，當一個接收節點收到錯誤數據時，它立即廣播發送一個錯誤幀，其它的節點和發送者也都會收到這個錯誤幀而丟掉此次報文，發送節點重新發送，這才是ACK的意義。
