CAN总线学习笔记(5)- CAN通信的位定时与同步

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依照瑞萨公司的

《CAN入门书》

的组织思路来学习CAN通信的相关知识,并结合网上相关资料以及学习过程中的领悟整理成笔记。好记性不如烂笔头,加油!

1 位定时

1.1 比特率和波特率

1) .

位速率

:又叫做

比特率(bit rata)



信息传输率

,表示的是单位时间内,总线上传输的

信息量

,即

每秒能够传输的二进制位的数量

,单位是bit per second。

2)

波特率

:又叫做

传码率



信号传输率

,表示的是单位时间内传输的码元的数量,当两相调制时,一个码元用一个二进制位表示,此时波特率在数值上和比特率是一样的,CAN总线正是两项调制这种情况。


Tips:


比特率



波特率

并不是一回事儿,这一定一定要牢记。

1.2 位时间

1.2.1 位时间的概念


位时间

:表示的是一个二进制位在总线上传输时所需要的时间。

所以:


































=







1
























































位 速 率 = 1 位 时 间



首先了解以下CAN总线系统中的两个时钟:

晶振时钟周期



CAN时钟周期


  • 晶振时钟周期

    :是由单片机振荡器的晶振频率决定的,指的是

    振荡器每震荡一次所消耗的时间长度

    ,也是整个系统中最小的时间单位。

  • CAN时钟周期

    :CAN时钟是由系统时钟分频而来的一个时间长度值,实际上就是

    一个时间份额Tq

    。可以按照下面的公式计算:







    C




    A


    N








































    =


    2


    ×
























































    ×


    B


    R


    P












    C A N 时 钟 周 期 = 2 × 晶 振 时 钟 周 期 × B R P



    其中BRP叫做波特率预分频值(baudrate prescaler)。

    位时间

1.2.2 位时间的分段

如上文所述,在CAN的位定时中,一个CAN时钟周期称为一个

时间量子



Tq



如下图所示:位时间分为四个段:

同步段、传播段、相位缓冲段1、相位缓冲段2

,总共8~25个时间量子(Tq)。

位时间

1)

同步段

(Synchronization Segment):

  • 长度固定,1个时间量子Tq;
  • 一个位的传输从同步段开始;
  • 同步段用于同步总线上的各个节点,一个位的跳边沿在此时间段内。

2)

传播段

(Propagation Segment):

  • 传播段用于补偿报文在总线和节点上传输时所产生的时间延迟;
  • 传播段时长 ≥ 2 × 报文在总线和节点上传输时产生的时间延迟 ;
  • 传播段时长可编程(1~8个时间量子Tq)。

3)

相位缓冲段1

(Phase Buffer Segment1):

  • 用于补偿节点间的晶振误差;
  • 允许通过重同步对该段加长;
  • 在这个时间段的末端进行总线状态的采样;
  • 长度可编程(1~8个时间量子Tq)

4)

相位缓冲段2

(Phase Buffer Segment2):

  • 用于补偿节点间的晶振误差;
  • 允许通过重同步对该段缩短;
  • 长度可编程(1~8个时间量子Tq)

于是







t


B


i


t


=


t


S




S




+


t


P




S




+


t


P




B


S




1


+


t


P




B


S




2










t B i t = t S S + t P S + t P B S 1 + t P B S 2



tBit:位时间

tSS:同步段时间

tPS:传播段时间

tPBS1:时间段1

tPBS2:时间段2

2 CAN的同步机制

在CAN通信中,有两种同步机制:

硬同步



重同步

2.1 同步的规则



一个位时间

内只允许

一种同步方式

,要么硬同步要么重同步;

☆ 任何一个从“隐性”到“显性”的

下降沿

都可以用于同步;



硬同步

发生在报文的

SOF位

,所有接收节点调整各自当前位的同步段,使其位于发送的SOF位内;



重同步

发生在一个报文

SOF位之外的其它段

,当下降沿落在了同步段之外时发生重同步;

☆ 在SOF到仲裁场发送的时间段内,如果有多个节点同时发送报文,那么这些发送节点对跳变沿不进行重同步

2.2 硬同步

硬同步发生在

SOF位

,所有

接收节点

调整各自

当前位的同步段



调整宽度不限


硬同步

(1)发送节点Node_A在发送SOF位时,SOF位的下降沿在SS段;

(2)这个时候接收节点Node_B发现自己当前位的SS段和发送节点SOF位的SS段不同步。也就是说当Node_A产生SOF位SS段时,Node_B的当前位的SS段已经在5



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