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如何计算控制器参数使隔离式CAN(控制器区域网络)网络以1Mbps的速度运行

2017年03月17日 10:33 次阅读

CAN 是一种差分信号标准,广泛用于汽车、工业和仪器仪表行业。它用于不同系统之间的串行通信,这些系统常常是经长距离连接到不同的电源系统。由于环境限制,常常使用电流隔离来中断接地环路或提供物理安全性。

隔离式 CAN 网络的传播延迟比非隔离式 CAN 网络要长,设计起来可能颇具挑战性。图 1 显示一个使用信号和电源隔离 CAN 收发器ADM3053 的隔离式 CAN 节点,我们将以它为例来计算所需的 CAN控制器参数,以便在 20 米电缆上以 1 Mbps 的速度进行通信。

一个 CAN 比特由四个独立的时间段组成 :同步段 (SYNC_SEG)、传播段 (PROP_SEG)、相位段 1 (PHASE_SEG1) 和相位段 2 (PHASE_SEG2)。这些时间段可以在 CAN 控制器中进行编程,对于计算 CAN 控制器的设置参数至关重要。图 2 所示为标称比特时间的不同时间段。

计算中使用如下假设条件 :

 电缆长度为 20 m
 数据速率或比特率为1 Mbps
 电缆传播延迟为 5 ns/m
 CAN 控制器振荡器频率为36 MHz

图 1. 使用信号和电源隔离 CAN 收发器 ADM3053 的隔离式 CAN 节点

图 2. CAN 标称比特时间

CAN 采用逐位仲裁方式,不同的节点可以争夺总线访问权,这就导致多个节点可以同时传输数据。传输节点必须对总线上的数据进行采样,以便确定它是否赢得仲裁。

由于系统的传播延迟,控制器必须补偿各位采样的时间。在控制器中设置 PROP_SEG 可以提供此
补偿,其计算方法如下 :对于 ADM3053,从 TxD 到 RxD 的传播延迟为 250 ns(最大值)。电缆的物理延迟等于 5 ns/m 乘以电缆长度 20 m,结果为 100 ns。因此,通过系统并返回的总传播时间为 :2 x ( 传播延迟 + 收发器传播延迟 ) = 700 ns (2 &TImes; (100 + 250) = 700 ns)。为了给控制器编程,必须将寄存器设置为“时间量子”的整数倍。时间量子的时长等于 CAN 系统时钟的时间周期,本例中为 28 ns。对于 28 ns 的时间量子,每位包括 36 (1000/28 = 36) 个时间量子。

PROP_SEG = ROUND_UP (700 ns/28 ns) = 25 个时间量子从每位的 36 个时间量子中,减去用于 PROP_SEG 的 25个时间量子和用于 SYNC_SEG 的 1 个时间量子,余下的时间量子分配给 PHASE_SEG1 和 PHASE_SEG2,每段5 个。

CAN 系统时钟存在容差,因而会出现累积相位误差。这要求系统通过再同步跳跃 (RJW) 同步,RJW 为 4 和PHASE_SEG1 二者中的较小值。由此便可计算系统的振荡器容差要求 :

f ?f PHASE_SEG2) = 5/2(13 &TImes; 36 – 5) = 0.005

这两个值中的较小者就是所需的振荡器容差 0.5%。

计算得出下列设置参数 :

SYNC_SEG = 1
PROP_SEG = 25
PHASE_SEG1 = 5
PHASE_SEG2 = 5
RJW = 4

作者 :Hein Marais,高级产品应用工程师

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发表于 2016-09-07 10:45 5508次阅读
单片机必须了解的外设功能——GPIO/串行通信

CAN、USART、SPI、SCI等常见总线技术...

随着微电子技术和计算机技术的发展,总线技术也在不断地发展和完善,而使计算机总线技术种类繁多,各具特色...

发表于 2016-07-08 14:46 3051次阅读
CAN、USART、SPI、SCI等常见总线技术...

传感技术强化在汽车中的网络应用

目前实现上述功能需要20-50个电子控制单元(ECU),所用到的传感器差不多有70-150个。这些传...

发表于 2016-06-23 08:04 279次阅读
传感技术强化在汽车中的网络应用

CAN总线节点的可靠性设计

CAN总线通讯已经从汽车电子行业逐渐向各行各业铺开使用了,例如轨道交通、矿井监控等。在设计CAN总线...

发表于 2016-06-08 11:41 865次阅读
CAN总线节点的可靠性设计

奔驰汽车的通信为什么能固若金汤

汽车的系统功能之间已经不再独立,而是呈现互相合作的关系,各功能之间的无缝集成更是各大整车厂追求的目标...

发表于 2016-06-02 18:14 1226次阅读
奔驰汽车的通信为什么能固若金汤

为什么要使用CAN总线?

在这个竞争激烈的大市场中,新产品的推出速度与产品的可靠性能决定了是否可取得预想的效果,这就对我们的产...

发表于 2016-05-27 11:54 2422次阅读
为什么要使用CAN总线?

用无扼流圈收发器简化CAN总线实现方式

有很多不同的车内网络互连标准,并且汽车原始设备制造商 (OEM) 对于EMC也有多种不同的要求,这篇...

发表于 2016-04-27 14:22 1071次阅读
用无扼流圈收发器简化CAN总线实现方式

高速铁路中CAN延迟通讯故障的判定和解决

  高速铁路的列控系统中,由于通讯距离较长所以时常会出现CAN通讯故障,但是对故障的原因和原理却一概...

发表于 2016-04-21 09:48 771次阅读
高速铁路中CAN延迟通讯故障的判定和解决

示波器的LIN、CAN和FlexRay串行总线调...

I2C 和SPI协议通常应用在电子控制单元(ECU)的芯片间通信。对于各种汽车子系统(例如舒适性控制...

发表于 2016-01-29 11:47 1209次阅读
示波器的LIN、CAN和FlexRay串行总线调...

如何才能符合充电桩新国标安全要求

  随着新的充电桩国家标准重磅出炉,充电桩行业又会迎来新的发展机遇。新的国家标准主要涉及充电标准、接...

发表于 2016-01-26 11:19 1681次阅读
如何才能符合充电桩新国标安全要求

轻松掌握CANOpen最难理解的对象字典

CANopen是一种架构在控制局域网路(Controller Area Network, CAN)上...

发表于 2016-01-11 13:35 2318次阅读
轻松掌握CANOpen最难理解的对象字典

主流的智能家居通信方式 你知道几种?

随着智能家居技术发展越来越成熟,各种各样的智能家居系统也应运而生,下面KOTI智能家居公司带您从通...

发表于 2015-09-15 09:20 2833次阅读
主流的智能家居通信方式 你知道几种?

如何准确测量CAN节点的Busoff恢复时间

通信出现故障是时常会遇到的事情,小则无伤大雅,大可殃及城池。因此,处理故障的方法便显得至关重要,确认...

发表于 2015-08-14 09:28 2083次阅读
如何准确测量CAN节点的Busoff恢复时间

基于PIC32的以太网与CAN总线的网桥设计

该设计以PIC32自带的以太网模块作为和外界网络联系的桥梁,实现对实验室(模型)的系统化管理。该系统...

发表于 2015-08-12 15:54 302次阅读
基于PIC32的以太网与CAN总线的网桥设计