如何調整CAN位寬容忍度？

CAN位寬容忍度是指在控制器局域網(wǎng)絡(luò )（CAN, Controller Area Network）中允許時(shí)鐘同步的誤差范圍。這是CAN網(wǎng)絡(luò )正常通信時(shí)的關(guān)鍵因素之一，因為CAN協(xié)議依賴(lài)位同步來(lái)確保多個(gè)節點(diǎn)在總線(xiàn)上正確解碼數據。

CAN位寬容忍度確保節點(diǎn)之間由于時(shí)鐘偏差或抖動(dòng)而導致的微小時(shí)間誤差不會(huì )導致通信故障。

CAN網(wǎng)絡(luò )的各個(gè)節點(diǎn)通過(guò)定時(shí)參數將位寬（bit width）劃分為幾個(gè)時(shí)間段，稱(chēng)為時(shí)間量子（Time Quanta, TQ）。一個(gè)完整的CAN位由多個(gè)時(shí)間量子組成，通常分為4個(gè)階段：

• 同步段（Synchronization Segment, Sync_Seg）: 用于檢測邊沿同步。

• 傳播段（Propagation Segment, Prop_Seg）: 傳播延遲。

• 相位緩沖段1（Phase Buffer Segment 1, Phase_Seg1）: 用于補償傳播延遲和節點(diǎn)時(shí)鐘的容差。

• 相位緩沖段2（Phase Buffer Segment 2, Phase_Seg2）: 用于與實(shí)際接收到的邊沿調整同步。

在CAN網(wǎng)絡(luò )中，位寬容忍度是由相位緩沖段1（Phase_Seg1）和相位緩沖段2（Phase_Seg2）決定的。這兩個(gè)段用于調整每個(gè)節點(diǎn)的時(shí)鐘，使它們保持同步。CAN控制器可以通過(guò)調整這些段的長(cháng)度來(lái)補償時(shí)鐘誤差，進(jìn)而實(shí)現對位寬容忍度的管理。

調整CAN位寬容忍度的關(guān)鍵是正確設置CAN定時(shí)寄存器中的相關(guān)參數。以下是主要的定時(shí)參數：

• 時(shí)鐘周期（TQ, Time Quanta）: 可以通過(guò)調整CAN控制器的分頻器來(lái)設置一個(gè)TQ的長(cháng)度。

• 同步跳轉寬度（SJW, Synchronization Jump Width）: 當接收到的邊沿時(shí)間與預期不同步時(shí)，SJW定義了允許的時(shí)間跳躍范圍。

  增大SJW可以容忍更大的時(shí)鐘誤差。

• 相位緩沖段1和相位緩沖段2的長(cháng)度: 這些段的長(cháng)度越大，容忍的誤差范圍越大，但也會(huì )影響傳輸速度。

調整CAN位寬容忍度的步驟：

• 選擇CAN總線(xiàn)速度：總線(xiàn)速度通常取決于網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)要求和線(xiàn)纜長(cháng)度（例如，500 kbps 或 1 Mbps）。

• 設置時(shí)鐘周期TQ：根據CAN控制器時(shí)鐘頻率和總線(xiàn)速率來(lái)計算每位的時(shí)間量子數。公式為：

• 調整同步跳轉寬度SJW：通過(guò)設置同步跳轉寬度來(lái)容忍邊沿與預期位置的偏移。如果網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)的時(shí)鐘偏差較大，可以增加SJW的值，以允許更大的時(shí)鐘跳躍。

• 配置相位緩沖段：調整Phase_Seg1和Phase_Seg2的長(cháng)度，確保時(shí)鐘誤差在可接受范圍內。常見(jiàn)的做法是讓Phase_Seg1的長(cháng)度略大于Phase_Seg2，以提供更大的時(shí)鐘調整能力。

例如，使用的CAN控制器時(shí)鐘為8 MHz，要配置CAN總線(xiàn)的速度為500 kbps，具體步驟如下：

1、每位的時(shí)間量子數（TQ）：CAN速度為500 kbps，因此每位占用的時(shí)間為：

這意味著(zhù)一位的長(cháng)度應為2微秒。

2、時(shí)鐘周期：8 MHz時(shí)鐘頻率，1個(gè)時(shí)鐘周期為125 ns。則一個(gè)位需要的時(shí)間量子數（TQ）為：

3、設置同步段和相位緩沖段：根據總線(xiàn)速度和網(wǎng)絡(luò )條件，設置同步段1 TQ，傳播段6 TQ，相位緩沖段1為4 TQ，相位緩沖段2為3 TQ，這樣就提供了足夠的時(shí)鐘容忍度。

4、同步跳轉寬度SJW：設置SJW為2 TQ，容許小范圍的跳躍調整。

假設網(wǎng)絡(luò )中某些節點(diǎn)的時(shí)鐘精度較差，為了容忍這些節點(diǎn)的時(shí)鐘誤差，可以采取以下措施：

• 增加SJW的寬度，例如從2 TQ調整為4 TQ。

• 增加相位緩沖段1和相位緩沖段2的長(cháng)度，以允許更多的時(shí)鐘調整空間。

  例如，將相位緩沖段1從4 TQ調整為6 TQ，將相位緩沖段2從3 TQ調整為5 TQ。

這樣可以進(jìn)一步增強對時(shí)鐘誤差的容忍度，確保在有一定時(shí)鐘偏差的節點(diǎn)中仍然保持穩定的通信。