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CAN FD的波特率到底能跑多快?

2018-08-22 17:55 次阅读

众所周知,CAN FD是基于CAN 2.0的升级版协议,为了满足汽车电子日益增长的高带宽和高传输速率的要求,CAN FD主要升级了以下几个方面:

一、更高的传输波特率

CAN FD的波特率到底能跑多快?

图 1 可变数据段波特率结构

CANFD速率包含两个段的速率,一个是仲裁段和ACK段,沿用CAN2.0的规范,最高速率为1Mbit/s,中间的数据段是可以加速的,标称可以达到5Mbit/s,甚至更高。

二、更高效的数据段

对于汽车电子来说,对车辆动力系统、地盘以及主被动系统来说,加长的数据段避免了数据非必要的拆分,大大提升了CAN帧的传输效率。

CAN FD的波特率到底能跑多快?

图 2 CAN FD高效的数据段

三、更可靠的CRC校验和额外的控制位

在传统的CAN 2.0中,由于填充规则会对CRC产生干扰,在CAN FD中升级了算法,将填充位加入多项式的运算,主要作为格式检查,考虑数据长度变化的区间很大,CRC也根据区间会生成两种校验算法,当帧长小于210位,使用CRC_17,当帧长小于1023位,使用CRC_21位算法。

CAN FD的波特率到底能跑多快?

图 3 可靠的CRC校验

另外在CAN FD中利用了部分保留标志位,新增三种控制位,包括EDL(是否是CANFD帧)、BRS(是否可变速率)以及ESI(错误状态),丰富帧内的有用信息。

CAN FD的波特率到底能跑多快?

图 4 新增控制位

接下来我们回到正题,升级后的CAN FD到底能跑多快呢?直接讲参数很肤浅的,我们要分析。。.。。.那我们就用一个问题开始,大家都知道CAN 2.0最高速率可以到1M,但是为什么汽车电子高速CAN只跑到500K呢?

对于CAN总线的传输速率来讲,传输距离和传输速率是成反比的,一般来说传输距离(m)=(50000/波特率kbps)*0.8,如图 5所示。

CAN FD的波特率到底能跑多快?

图5 传输距离和传输速率的关系。

收发器和传输距离到底关系何在?刚才提到,收发器输出是电平值,电平在传输的过程中难免衰减,线缆本身的阻抗和容抗无法避免,其次首尾终端电阻也是必要的,主要有两个功能:

首尾120欧姆终端电阻,保证阻抗连续性(防止电信号反射);

放电作用;

针对终端电阻放电作用,我们下面从两个层面分析:

电平传输层面分析

CAN FD的波特率到底能跑多快?

图 6 CAN FD波形

我们先来看一个CANFD分解波形,其中是由显隐性电平构成的,其中上升沿是由CAN收发器芯片本身驱动的。当显性电平转变为隐形电平的时候,需要终端电阻放电,所以下降沿是我们的终端电阻放电的造成的。

CAN FD的波特率到底能跑多快?

图 7 负载电阻与差分幅值的关系

如果下降沿缓慢是什么原因导致?

检查收发器外围电路是否存在容性较大的器件(不影响电路正常工作的情况下拆除),重新测试波形是否正常;

检查线缆的参数,每米容抗是否在正常范围内,正常线缆电容在40-70pF/m,容抗太大,建议更换线缆;

增加终端电阻放电,建议采用专业设备测试网络阻抗容抗做正确匹配。

CAN FD的波特率到底能跑多快?

图8 CANscope总线阻抗容抗测试

四、总线网络数据能否正确传输层面

阻抗太大,电压幅值压降太大,传输距离大大降低。现象就是在手牵手的网络拓扑中,当然差分辅幅值最好不要低于1.3V,防止在强干扰的环境下,导致收发器无法识别或误识别总线信号。

容抗也是影响下降沿的重要因素,如果下降沿太缓慢会导致位宽拉长,导致收发器错误识别,导致0/1的翻转,CAN总线是错误重发的机制,会一直重发,直到这一帧被正确接收。

CAN FD的波特率到底能跑多快?

图 9 电容对下降沿的影响

同样的我们回到阻抗和容抗的匹配是如何影响CAN FD的传输速率的呢,接下来我们用实测证明:

CAN FD的波特率到底能跑多快?

图 10 稳定时间140ns

前面我也提到5M数据速率时,位时间是200ns,,实际传输过程中,一位时间包含了上升沿、下降沿以及数据稳定时间,如图 15所示,数据稳定时间按是140ns,那其中上升沿和下降沿占了60ns,理想情况下,上升沿和下降沿完全对称,其中上升沿时间是30ns,按照边沿极限值12%计算,实际算出来的位时间=30/(12/100)=250ns,那么相对应的传输波特率就=1/250ns=4M波特率,所以实际5M波特率也就是在测试使用,如果按照7%的边沿时间为安全值来计算,实际的位时间=30/(7/100)约等于42ns,相对应的传输波特率=1/42ns约等于2.3M,所以想要实际在工况下稳定可靠传输,数据端波特率在2M左右比较合理。

综上所述,影响CAN FD到底能传输多快影响的因素非常多,也是我们大多数工程师在实际CAN总线开发的过程中会忽略的问题,如果需要CAN总线的相应的产品解决方案,随时致电我们,期待与您的探讨和交流。

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TCAN4550 TCAN4550

SN55HVD233-SEP 采用增强型航天塑料封装且具有待机模式的耐辐射 3.3V CAN 收发器

SN55HVD233-SEP用于采用符合ISO 11898标准的控制器局域网(CAN)串行通信物理层的应用中。作为CAN收发器,该器件在差分CAN总线和CAN控制器之间提供发送和接收功能,信号速率高达1 Mbps。 SN55HVD233-SEP功能设计用于在特别恶劣的辐射环境中工作电线,过压,接地保护损耗至±16 V,以及过热(热关断)保护。该器件可在-7V至12V的共模范围内工作。此收发器是微处理器,FPGA或ASIC上的主机CAN控制器与卫星应用中使用的差分CAN总线之间的接口。 模式:R S ,引脚8 SN55HVD233-SEP提供三种操作模式:高速,斜率控制或低功耗待机模式。用户通过将引脚8直接接地来选择高速工作模式,允许驱动器输出晶体管尽可能快地接通和断开,不受上升和下降斜率的限制。用户可以通过以下方式调整上升和下降斜率。在引脚8处将电阻连接到地,因为斜率与引脚的输出电流成比例。斜率控制采用0Ω的电阻值实现,单端压摆率约为38 V /μs,最高压摆率为50kΩ,可实现约4 V /μs的压摆率。有关斜率控制的更多信息,请参阅应用和实现部分。 SN55HVD233-SEP进入低电流待机(仅监听)模式,在此模式下驱动器关闭如果对引脚8...
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SN55HVD233-SEP 采用增强型航天塑料封装且具有待机模式的耐辐射 3.3V CAN 收发器

TCAN1044-Q1 汽车类高速 CAN 收发器

TCAN1044x-Q1器件均为高速控制器局域网(CAN)收发器,满足ISO 11898-2:2016高速CAN规范的物理层要求,可提供CAN总线和CAN协议控制器之间的接口.TCAN1044x-Q1器件支持传统CAN和CAN FD网络,具有最高5Mbps的数据速率。部件号中带有“V”后缀的器件具有通过V IO 端子实现的内部逻辑电平转换功能,允许直接连接到1.8V,3.3V或5V控制器。这些器件具有低功耗待机模式,可通过ISO 11898-2:2016定义的唤醒模式( WUP)实现远程唤醒.TCAN1044x-Q1器件具有许多保护和诊断特性,包括热关断(TSD),驱动器显性超时(TXD DTO)和高达±42V的总线故障保护。 特性 AEC Q100:符合汽车类应用标准 器件温度等级1: -40°C至125° CT A 符合ISO 11898-2:2016和ISO 11898-5:2007物理层标准的要求 高达5Mbps的传统CAN和CAN FD支持 较短的对称传播延迟时间和快速循环次数增加时序余量 在有负载CAN网络中实现更快的数据速率< /li> I /O电压范围:1.8V至5V 优化了未上电时的性能 总线和逻辑终端为 结温范围:-40°C至150°C 可提供SOIC(8)封装和无引线VSON...
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TCAN1044-Q1 汽车类高速 CAN 收发器

TCAN1044V-Q1 汽车类高速 CAN 收发器

TCAN1044x-Q1器件均为高速控制器局域网(CAN)收发器,满足ISO 11898-2:2016高速CAN规范的物理层要求,可提供CAN总线和CAN协议控制器之间的接口.TCAN1044x-Q1器件支持传统CAN和CAN FD网络,具有最高5Mbps的数据速率。部件号中带有“V”后缀的器件具有通过V IO 端子实现的内部逻辑电平转换功能,允许直接连接到1.8V,3.3V或5V控制器。这些器件具有低功耗待机模式,可通过ISO 11898-2:2016定义的唤醒模式( WUP)实现远程唤醒.TCAN1044x-Q1器件具有许多保护和诊断特性,包括热关断(TSD),驱动器显性超时(TXD DTO)和高达±42V的总线故障保护。 特性 AEC Q100:符合汽车类 应用标准器件温度等级 1:–40°C 至 125°C TA符合 ISO 11898-2:2016 和 ISO 11898-5:2007 物理层标准的要求高达 5Mbps 的传统 CAN 和 CAN FD 支持较短的对称传播延迟时间和快速循环次数增加时序余量在有负载 CAN 网络中实现更快的数据速率I/O 电压范围:1.8V 至 5V优化了未上电时的性能总线和逻辑终端为高阻抗(运行总线或应用上无负载) 支持热插拔:总线和 RXD 输出端加电/断电时的无毛...
发表于 01-08 17:49 137次 阅读
TCAN1044V-Q1 汽车类高速 CAN 收发器

TLIN2441-Q1 具有集成电压稳压器和看门狗的汽车本地互联网络收发器

TLIN2441-Q1是一款LocalInterconnect网络(LIN)物理层收发器,具有集成的低压差稳压器,唤醒和保护功能,符合LIN 2.0标准,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN2.2A和ISO /DIS17987-4.2标准.TLIN2441-Q1集成了基于窗口或超时的看门狗监控器,可通过PIN或SPI进行配置和控制。 TLIN2441-Q1看门狗由PIN捆扎或SPI控制,具体取决于上电时引脚9的状态。 LIN是一种单线双向总线,通常用于低速车载网络,数据速率高达20 kbps。 LIN接收器支持高达100 kbps的数据速率,用于行结束编程。 TLIN2441-Q1使用限流波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转换为LIN总线信号,从而减少电磁辐射(EME)。接收器将数据流转换为逻辑电平信号,通过开漏RXDpin发送到微处理器。 使用休眠模式可以实现超低电流消耗,允许通过LIN总线或引脚唤醒。 LIN总线有两种状态:显性状态(接近电压)和隐性状态(电池附近的电压)。在隐性状态下,LIN总线通过内部上拉电阻(45kΩ)和串联二极管拉高。从应用程序不需要外部上拉组件。主应用需要一个外部上拉电阻(1kΩ)和LIN规范的串联二极管。 特性 AEC Q...
发表于 01-08 17:48 91次 阅读
TLIN2441-Q1 具有集成电压稳压器和看门狗的汽车本地互联网络收发器

TLIN1441-Q1 具有集成电压稳压器和看门狗的汽车本地互联网络收发器

TLIN1441-Q1是一款LocalInterconnect网络(LIN)物理层收发器,具有集成的低压差稳压器,唤醒和保护功能,符合LIN 2.0标准,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN2.2A和ISO /DIS17987-4.2标准.TLIN1441-Q1集成了一个基于窗口或超时的看门狗监控器,可通过PIN或SPI进行配置和控制。 TLIN1441-Q1看门狗由PIN捆扎或SPI控制,具体取决于上电时引脚9的状态。 LIN是一种单线双向总线,通常用于低速车载网络,数据速率高达20 kbps。 LIN接收器支持高达100 kbps的数据速率,用于行结束编程。 TLIN1441-Q1使用限流波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转换为LIN总线信号,从而减少电磁辐射(EME)。接收器将数据流转换为逻辑电平信号,通过开漏RXDpin发送到微处理器。 使用休眠模式可以实现超低电流消耗,允许通过LIN总线或引脚唤醒。 LIN总线有两种状态:显性状态(接近电压)和隐性状态(电池附近的电压)。在隐性状态下,LIN总线通过内部上拉电阻(45kΩ)和串联二极管拉高。从应用程序不需要外部上拉组件。主应用需要一个外部上拉电阻(1kΩ)和LIN规范的串联二极管。 特性 AEC...
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TLIN1441-Q1 具有集成电压稳压器和看门狗的汽车本地互联网络收发器

SN65LBC031 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
发表于 10-16 10:08 110次 阅读
SN65LBC031 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN65HVD233 具有待机模式和环回功能的 3.3V CAN 收发器

SN65HVD233,SN65HVD234和SN65HVD235用于采用符合ISO 11898标准的控制器局域网(CAN)串行通信物理层的应用中。作为CAN收发器,每个都在差分CAN总线和CAN控制器之间提供发送和接收功能,信号速率高达1 Mbps。 设计用于特别恶劣的环境,设备具有交叉线保护,高达±36 V的过压保护,接地保护丢失,过热(热关断)保护以及±100 V的共模瞬变保护。这些器件可在7 V至12 V的宽共模范围内工作。这些收发器是微处理器上的主机CAN控制器与工业,楼宇自动化,运输和汽车应用中使用的差分CAN总线之间的接口。 模式: R < SN65HVD233,SN65HVD234和SN65HVD235的sub> S 引脚(引脚8)提供三种工作模式:高速,斜率控制和低功耗待机模式。通过将引脚8直接连接到地来选择高速工作模式,允许驱动器输出晶体管尽可能快地接通和断开,而不限制上升和下降斜率。可以通过在R S 引脚和地之间连接一个电阻来调整上升和下降斜率。斜率将与引脚的输出电流成比例。电阻值为10kΩ时,器件驱动器的压摆率约为15 V /μs,值为100kΩ时,器件的压摆率约为2.0 V /μs。有关斜率控制的更多信息,请参阅功能描述。 SN65HVD23...
发表于 10-16 10:08 293次 阅读
SN65HVD233 具有待机模式和环回功能的 3.3V CAN 收发器

TLIN2024-Q1 四路 LIN 收发器

TLIN2024-Q1器件是一款四路局域互连网络(LIN)物理层收发器,集成了唤醒和保护特性,符合LIN 2.0 ,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN 2.2A和ISO /DIS 17987-4.2标准.LIN是一根单线制双向总线,通常用于低速车载网络,数据传输速率高达20kbps.LIN接收器支持数据传输速率高达100kbps的内联编程应用.TLIN2024-Q1具有两个独立的双路LIN收发器模块.V SUP1 /2 可控制独立的双路收发器模块.TLIN2024-Q1使用一个可降低电磁辐射(EME)的限流波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转化为LIN总线信号。接收器将数据流转化为逻辑电平信号,此信号通过开漏RXD引脚发送到微处理器。休眠模式可实现超低电流消耗,该模式允许通过LIN总线或EN引脚实现唤醒。集成电阻器,静电放电(ESD)保护和故障保护功能有助于设计人员节约应用的布板空间 特性 符合汽车类标准 具有符合AEC Q100标准的下列结果: 器件环境温度:-40°C至125°C 器件HBM ESD分类等级:±6kV 器件CDM ESD分类等级:±1.5kV 符合LIN 2.0,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN 2.2A和ISO /DIS 17987-4.2标...
发表于 10-16 10:08 91次 阅读
TLIN2024-Q1 四路 LIN 收发器

SN75LBC031 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
发表于 10-16 10:08 100次 阅读
SN75LBC031 收发器

SN65LBC031Q 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
发表于 10-16 10:08 76次 阅读
SN65LBC031Q 高速控制器局域网 (CAN) 收发器