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CAN總線中位定時的設(shè)定方法
摘要:在CAN總線中,位定時有一點(diǎn)小錯誤就會導(dǎo)致總線性能嚴(yán)重下降。雖然在許多情況下，位同步會修補(bǔ)由于位定時設(shè)置不當(dāng)而產(chǎn)生的錯誤，但不能完全避免出錯情況，并且在遇到兩個或多個CAN節(jié)點(diǎn)同時發(fā)送的情況時，錯誤的采樣點(diǎn)會使節(jié)點(diǎn)啟動錯誤認(rèn)可標(biāo)志，使節(jié)點(diǎn)不能贏得總線上的任何活動。因此要分析、解決這樣的錯誤就需要對CAN總線位定時中的位同步和CAN節(jié)點(diǎn)的工作過程有一個深入的了解。本文描述了CAN總線位同步的運(yùn)行規(guī)則以及如何對位定時的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
1． 前言
CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)1Mbit/s，通常用石英晶振作為時鐘發(fā)生器，可以獨(dú)立進(jìn)行位定時的參數(shù)設(shè)置，這樣即使網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的時鐘周期不一樣仍可獲得相同的位速率。但網(wǎng)絡(luò)中晶振的頻率不是絕對穩(wěn)定的，溫度、電壓以及器件的異常都會導(dǎo)致微小的差別，但只要將其穩(wěn)定在振蕩器容差范圍之內(nèi)，總線上的節(jié)點(diǎn)會通過重同步進(jìn)行彌補(bǔ)。
CAN總線的一個位時間可以分成四個部分：同步段，傳播段，相位段1和相位段2，每段的時間份額的數(shù)目都是可以編程控制的，而時間份額的大小tq由系統(tǒng)時鐘tsys和波特率預(yù)分頻值BRP決定：tq=BRP/tsys。如圖1：
圖1 參數(shù)范圍說明 分頻值 [1…….32] 規(guī)定時間份額的長度 同步段 1tq 固定長度，同步總線節(jié)點(diǎn) 傳播時間段 [1…….8]tq 補(bǔ)償總線物理延遲時間 相位緩沖段1 [1…….8]tq 重同步時可以暫時延長 相位緩沖段2 [1…….8]tq 重同步時可以暫時縮短 同步跳轉(zhuǎn)寬度 [1…….4]tq 長度小于相位緩沖段表1：位時間的參數(shù)2．同步段
（1）同步段用于同步總線上的各個節(jié)點(diǎn),在此段內(nèi)期望有一個跳變沿出現(xiàn)。如果跳變沿出現(xiàn)在同步段之外，那么沿與同步段之間的長度叫做沿相位誤差。采樣點(diǎn)位于相位緩沖段1的末尾和相位緩沖段2開始處。
（2）傳播時間段用于補(bǔ)償總線上信號傳播時間和電子控制設(shè)備內(nèi)部的延遲時間。因此，要實(shí)現(xiàn)與位流發(fā)送節(jié)點(diǎn)的同步，接收節(jié)點(diǎn)必須移相。CAN總線非破壞性仲裁規(guī)定，發(fā)送位流的總線節(jié)點(diǎn)必須能夠收到同步于位流的CAN總線節(jié)點(diǎn)發(fā)送的顯性位。圖2顯示了兩個總線節(jié)點(diǎn)的相移和傳播段時間。
圖2在這個例子里，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B都是發(fā)送節(jié)點(diǎn)，因此總線要對兩個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仲裁。節(jié)點(diǎn)A比節(jié)點(diǎn)B提前發(fā)送不到1個位時間，當(dāng)節(jié)點(diǎn)B收到延遲后的跳變沿時，B節(jié)點(diǎn)要同步于A節(jié)點(diǎn)，對位時間進(jìn)行移相。移相后節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的標(biāo)識號有較高優(yōu)先級，因此節(jié)點(diǎn)B贏得總線的使用權(quán)，如圖節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的顯性位經(jīng)過延遲后到達(dá)節(jié)點(diǎn)A。
因為存在振蕩器容差，節(jié)點(diǎn)A的采樣點(diǎn)在相位緩沖段的位置是不能確定的，所以節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的位流必須在A節(jié)點(diǎn)的相位緩沖段1開始之前到達(dá)，因此傳播時間段的長度將受到這個條件的限制。如果節(jié)點(diǎn)B發(fā)送一個隱性到顯性的跳變沿，節(jié)點(diǎn)A在相位緩沖段1開始之后收到，那么節(jié)點(diǎn)A就有可能采樣到一個隱性位，導(dǎo)致產(chǎn)生一個位錯誤。這樣的錯誤只有當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)都參與總線仲裁,且總線比較長,節(jié)點(diǎn)的振蕩器頻率相差較大時才會出現(xiàn)。另外，CAN總線還提供一種采樣方式，即采樣3次，在相位緩沖段首尾以及相位緩沖段1、2的交界處各采樣一次，并通過位定時邏輯確定位的正確值，這樣就會要求額外的一個時間份額的延遲，因而需要更長的傳播時間段。
3．相位緩沖段和同步
同步跳轉(zhuǎn)寬度規(guī)定了重同步發(fā)生時采樣點(diǎn)在相位緩沖段內(nèi)移動的距離。相位緩沖段和同步跳轉(zhuǎn)寬度用來補(bǔ)償振蕩器容差，發(fā)生重同步時相位緩沖段會被加長或縮短。當(dāng)總線發(fā)生從隱性到顯性跳變時，會產(chǎn)生同步，其作用是控制沿與采樣點(diǎn)之間的距離�？偩�節(jié)點(diǎn)在每個時間份
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