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CAN總線中位定時(shí)的設(shè)定方法
摘要:在CAN總線中,位定時(shí)有一點(diǎn)小錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致總線性能嚴(yán)重下降。雖然在許多情況下，位同步會(huì)修補(bǔ)由于位定時(shí)設(shè)置不當(dāng)而產(chǎn)生的錯(cuò)誤，但不能完全避免出錯(cuò)情況，并且在遇到兩個(gè)或多個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送的情況時(shí)，錯(cuò)誤的采樣點(diǎn)會(huì)使節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)錯(cuò)誤認(rèn)可標(biāo)志，使節(jié)點(diǎn)不能贏得總線上的任何活動(dòng)。因此要分析、解決這樣的錯(cuò)誤就需要對(duì)CAN總線位定時(shí)中的位同步和CAN節(jié)點(diǎn)的工作過程有一個(gè)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(duì)位定時(shí)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(shí)鐘發(fā)生器，可以獨(dú)立進(jìn)行位定時(shí)的參數(shù)設(shè)置，這樣即使網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)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(duì)穩(wěn)定的，溫度、電壓以及器件的異常都會(huì)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(huì)通過重同步進(jìn)行彌補(bǔ)。
CAN總線的一個(gè)位時(shí)間可以分成四個(gè)部分：同步段，傳播段，相位段1和相位段2，每段的時(shí)間份額的數(shù)目都是可以編程控制的，而時(shí)間份額的大小tq由系統(tǒng)時(shí)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(shí)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(shí)間段 [1…….8]tq 補(bǔ)償總線物理延遲時(shí)間 相位緩沖段1 [1…….8]tq 重同步時(shí)可以暫時(shí)延長 相位緩沖段2 [1…….8]tq 重同步時(shí)可以暫時(shí)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(shí)間的參數(shù)2．同步段
（1）同步段用于同步總線上的各個(gè)節(jié)點(diǎn),在此段內(nèi)期望有一個(gè)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(shí)間段用于補(bǔ)償總線上信號(hào)傳播時(shí)間和電子控制設(shè)備內(nèi)部的延遲時(shí)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(gè)總線節(jié)點(diǎn)的相移和傳播段時(shí)間。
圖2在這個(gè)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(duì)兩個(gè)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(gè)位時(shí)間，當(dāng)節(jié)點(diǎn)B收到延遲后的跳變沿時(shí)，B節(jié)點(diǎn)要同步于A節(jié)點(diǎn)，對(duì)位時(shí)間進(jìn)行移相。移相后節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的標(biāo)識(shí)號(hào)有較高優(yōu)先級(jí)，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?yàn)榇嬖谡袷幤魅莶�，�?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(shí)間段的長度將受到這個(gè)條件的限制。如果節(jié)點(diǎn)B發(fā)送一個(gè)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(gè)隱性位，導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)位錯(cuò)誤。這樣的錯(cuò)誤只有當(dāng)兩個(gè)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(shí)才會(huì)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(shí)邏輯確定位的正確值，這樣就會(huì)要求額外的一個(gè)時(shí)間份額的延遲，因而需要更長的傳播時(shí)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(shí)采樣點(diǎn)在相位緩沖段內(nèi)移動(dòng)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(shí)相位緩沖段會(huì)被加長或縮短。當(dāng)總線發(fā)生從隱性到顯性跳變時(shí)，會(huì)產(chǎn)生同步，其作用是控制沿與采樣點(diǎn)之間的距離。總線節(jié)點(diǎn)在每個(gè)時(shí)間份
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