CAN 是一種差分信號標(biāo)準(zhǔn)，廣泛用于汽車、工業(yè)和儀器儀表行業(yè)。它用于不同系統(tǒng)之間的串行通信，這些系統(tǒng)常常是經(jīng)長距離連接到不同的電源系統(tǒng)。由于環(huán)境限制，常常使用電流隔離來中斷接地環(huán)路或提供物理安全性。

隔離式 CAN 網(wǎng)絡(luò)的傳播延遲比非隔離式 CAN 網(wǎng)絡(luò)要長，設(shè)計(jì)起來可能頗具挑戰(zhàn)性。圖 1 顯示一個(gè)使用信號和電源隔離 CAN 收發(fā)器ADM3053 的隔離式 CAN 節(jié)點(diǎn)，我們將以它為例來計(jì)算所需的 CAN控制器參數(shù)，以便在 20 米電纜上以 1 Mbps 的速度進(jìn)行通信。

一個(gè) CAN 比特由四個(gè)獨(dú)立的時(shí)間段組成 ：同步段 (SYNC_SEG)、傳播段 (PROP_SEG)、相位段 1 (PHASE_SEG1) 和相位段 2 (PHASE_SEG2)。這些時(shí)間段可以在 CAN 控制器中進(jìn)行編程，對于計(jì)算 CAN 控制器的設(shè)置參數(shù)至關(guān)重要。圖 2 所示為標(biāo)稱比特時(shí)間的不同時(shí)間段。

計(jì)算中使用如下假設(shè)條件 ：

?電纜長度為 20 m
?數(shù)據(jù)速率或比特率為1 Mbps
?電纜傳播延遲為 5 ns/m
?CAN 控制器振蕩器頻率為36 MHz

圖 1. 使用信號和電源隔離 CAN 收發(fā)器 ADM3053 的隔離式 CAN 節(jié)點(diǎn)

圖 2. CAN 標(biāo)稱比特時(shí)間

CAN 采用逐位仲裁方式，不同的節(jié)點(diǎn)可以爭奪總線訪問權(quán)，這就導(dǎo)致多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。傳輸節(jié)點(diǎn)必須對總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，以便確定它是否贏得仲裁。

由于系統(tǒng)的傳播延遲，控制器必須補(bǔ)償各位采樣的時(shí)間。在控制器中設(shè)置 PROP_SEG 可以提供此
補(bǔ)償，其計(jì)算方法如下 ：對于 ADM3053，從 TxD 到 RxD 的傳播延遲為 250 ns（最大值）。電纜的物理延遲等于 5 ns/m 乘以電纜長度 20 m，結(jié)果為 100 ns。因此，通過系統(tǒng)并返回的總傳播時(shí)間為 ：2 x ( 傳播延遲 + 收發(fā)器傳播延遲 ) = 700 ns (2 × (100 + 250) = 700 ns)。為了給控制器編程，必須將寄存器設(shè)置為“時(shí)間量子”的整數(shù)倍。時(shí)間量子的時(shí)長等于 CAN 系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)間周期，本例中為 28 ns。對于 28 ns 的時(shí)間量子，每位包括 36 (1000/28 = 36) 個(gè)時(shí)間量子。

PROP_SEG = ROUND_UP (700 ns/28 ns) = 25 個(gè)時(shí)間量子從每位的 36 個(gè)時(shí)間量子中，減去用于 PROP_SEG 的 25個(gè)時(shí)間量子和用于 SYNC_SEG 的 1 個(gè)時(shí)間量子，余下的時(shí)間量子分配給 PHASE_SEG1 和 PHASE_SEG2，每段5 個(gè)。

CAN 系統(tǒng)時(shí)鐘存在容差，因而會出現(xiàn)累積相位誤差。這要求系統(tǒng)通過再同步跳躍 (RJW) 同步，RJW 為 4 和PHASE_SEG1 二者中的較小值。由此便可計(jì)算系統(tǒng)的振蕩器容差要求 ：

f ?f PHASE_SEG2) = 5/2(13 × 36 – 5) = 0.005

這兩個(gè)值中的較小者就是所需的振蕩器容差 0.5%。

計(jì)算得出下列設(shè)置參數(shù) ：

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

作者 ：Hein Marais，高級產(chǎn)品應(yīng)用工程師