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高考申論題 108年 [汽車工程] 汽車電機學

第 一 題

📖 題組：
二、請回答下列有關 CAN Bus 相關問題：
📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

CSMA/CD-CR 為 CAN Bus 採用之媒介存取控制（MAC）的協定，試說明 CAN Bus 之 CSMA/CD-CR。（15 分）

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看到此題，應立即將 CSMA/CD-CR 拆解為 CSMA、CD、CR 三個字首縮寫進行說明。解題關鍵在於清楚論述 CAN Bus 獨特的「CR (碰撞解決)」，即利用顯性/隱性電位進行非破壞性位元仲裁的機制，這是與一般乙太網路最大差異所在。

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【破題】 「CSMA/CD-CR」之中譯為「載波感測多重存取附碰撞偵測與碰撞解決」（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection and Collision Resolution），為 CAN Bus 確保資料傳輸即時性與可靠性的核心媒介存取控制（MAC）協定。 【論述】

小題 (二)

CAN 提供一些除錯機制，如位元填充錯誤（Bit Stuffing Error）、接收確認錯誤（ACK Error）等，分別說明何謂位元填充錯誤、接收確認錯誤？（10 分）

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看到此題，應立即聯想 CAN Bus 底層協定中確保「時脈同步」與「訊息確認」的兩大機制。答題策略為先寫出精準的中文譯名，接著分別說明其作動規則（如：連續 5 個相同位元插 1 反相位元、ACK 區段的隱性轉顯性覆寫），最後務必連結到這些除錯機制對車載網路可靠度與行車安全的具體貢獻。

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一、Bit Stuffing Error（位元填充錯誤）

  1. 中譯與核心功能：位元填充錯誤。CAN Bus 實體層採用不歸零（NRZ）編碼，為了維持網路上各電子控制單元（ECU）的時脈同步，協定引入了位元填充機制。
  2. 運作與錯誤判定機制：在訊框起始（SOF）至循環冗餘檢查（CRC）序列之間，若發送端連續傳輸 5 個相同邏輯準位（皆為顯性或皆為隱性）的位元，必須強制插入（填充）1 個相反準位的位元。若接收端在匯流排上偵測到「連續 6 個相同準位的位元」，即視為違反通訊規則，判定發生「位元填充錯誤」（Bit Stuffing Error），並發送錯誤旗標。

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