CAN特殊波特率如何計算

CAN總線采用的是異步串行通信，也就是沒有單獨的時鐘線來保證各個收發(fā)器之間時鐘的一致，每個收發(fā)器是按事先設(shè)置的波特率來對總線上的電平進行分位。因此波特率設(shè)置準確對CAN總線的穩(wěn)定通信來說非常重要。

CAN總線里我們可以通過對CAN 節(jié)點里的位定時寄存器的控制來實現(xiàn)不同波特率的通信。CAN協(xié)議里將一個位時間分為同步段、傳播段、相位緩沖段1和相位緩沖段2。每個段的時間長度都可以用一個整數(shù)的基本時間單位表示，該基本時間單位由系統(tǒng)的時鐘振蕩器分頻得到。

同步段位于一個位的起始位置，CAN-bus規(guī)定跳變沿為同步信號，但是發(fā)送節(jié)點發(fā)送一個位跟接收節(jié)點接收到這個位之間存在網(wǎng)絡(luò)傳播延遲，傳播段則是為了補償這段傳播延遲，由于采樣點位置在相位緩沖段1跟相位緩沖段2之間，通過設(shè)置相位緩沖段1和相位緩沖段2的值，可以調(diào)整采樣點位置，保證每個位采樣點一致。緩沖段的長度調(diào)節(jié)范圍則是由同步跳轉(zhuǎn)寬度(SJW)決定。

圖 1 CAN位時間結(jié)構(gòu)圖

簡單的了解了CAN總線位時間的分段后，我們來看看一個節(jié)點的波特率到底要如何設(shè)置。如圖2是某ARM內(nèi)核的CAN位時間特性寄存器 (CAN_BTR)。

圖 2 某ARM內(nèi)核位時間特性寄存器結(jié)構(gòu)圖

SILM(靜默模式)跟LBKM(回環(huán)模式)用于調(diào)試;

SJW：同步跳轉(zhuǎn)寬度;

TS2/TS1：位時間里兩個時間段的分配;

BRP：波特率分頻器，該區(qū)域定義了基本時間單元的長度;

例如某著名車廠CAN通信標準里規(guī)定，通信速率為125 kbps時，應(yīng)該采用單次采樣，采樣點位置設(shè)置在70%~77%之間。其位定時參數(shù)取值可見表1與表2。

表 1 LS_CAN通信速率與采樣點參數(shù)

表 2 LS_CAN可選時間份額與同步跳轉(zhuǎn)帶寬

采樣點：采樣點不能太靠前也不能太靠后，否則如果剛好處于一個位的上升沿或者下降沿區(qū)間，會造成識別錯誤，所以根據(jù)CIA105的規(guī)范，采樣點在87.5%左右比較合適。但是一般我們可根據(jù)實際情況選取75%~85%之間;

同步跳轉(zhuǎn)寬度(SJW)：SJW的值直接影響到重同步時相位緩沖段的可調(diào)節(jié)的范圍，SJW的值可以在1~4之間選擇，我們選擇3、4可以使總線獲得更寬的波特率容忍度;

采樣次數(shù)：分為單次采樣跟三次采樣，三次采樣在設(shè)計之初雖然是為了過濾掉總線上毛刺，但是采用三次采樣經(jīng)常會影響SJW的跳轉(zhuǎn)，所以實際應(yīng)用中我們一般都會采用單次采樣。

了解設(shè)置波特率的原則后，我們采用ZLG的波特率計算軟件，對25kbps波特率的設(shè)置參數(shù)進行計算，計算結(jié)果如圖3。

圖 3 25kbps波特率計算參數(shù)

根據(jù)上面提到的原則，我們選取采樣點為75%，SJW為4，時間份額為14的一組參數(shù)，采用ZLG的CAN卡做驗證。

l自動波特率識別：采用CANScope自動偵測波特率的功能，對CAN卡的波特率進行識別，識別結(jié)果為25kbps;

圖 4 自動偵測波特率

l采樣點測試：采用CANScope對當前波特率下CAN卡的采樣點進行測試，測試結(jié)果為75%;

圖 5 采樣點測試

l位寬容忍度測試：采用CANScope對當前波特率下CAN卡進行位寬容忍度測試，測試其對波特率的容忍度情況，測試結(jié)果為24kbps~26kbps，容忍度情況較好;

圖 6 位寬容忍度測試

l位時間測試：用CANScope的眼圖功能對當前波特率下CAN卡進行位時間測試，位時間為40us，與25kbps波特率的位時間相符。

圖 7 眼圖測試位時間

通過對波特率計算器計算出來的波特率寄存器設(shè)置參數(shù)進行驗證，發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果跟我們的預(yù)期結(jié)果一致，因此在使用特殊波特率時，我們可以借助波特率計算器來快速計算出位定時寄存器的參數(shù)值。下面我們給出一些可參考的特殊波特率的參數(shù)：