摘要:在CAN总线中,位定时有一点小错误就会导致总线性能严重下降。虽然在许多情况下，位同步会修补由于位定时设置不当而产生的错误，但不能完全避免出错情况，并且在遇到两个或多个CAN节点同时发送的情况时，错误的采样点会使节点启动错误认可标志，使节点不能赢得总线上的任何活动。因此要分析、解决这样的错误就需要对CAN总线位定时中的位同步和CAN节点的工作过程有一个深入的了解。本文描述了CAN总线位同步的运行规则以及如何对位定时的参数进行设置。
关键词：总线 位定时 同步 延迟
1． 前言
CAN总线的数据传输速率最高可达1Mbit/s，通常用石英晶振作为时钟发生器，可以独立进行位定时的参数设置，这样即使网络中节点之间的时钟周期不一样仍可获得相同的位速率。但网络中晶振的频率不是绝对稳定的，温度、电压以及器件的异常都会导致微小的差别，但只要将其稳定在振荡器容差范围之内，总线上的节点会通过重同步进行弥补。
图12．同步段
（2）传播时间段用于补偿总线上信号传播时间和电子控制设备内部的延迟时间。因此，要实现与位流发送节点的同步，接收节点必须移相。CAN总线非破坏性仲裁规定，发送位流的总线节点必须能够收到同步于位流的CAN总线节点发送的显性位。图2显示了两个总线节点的相移和传播段时间。
图2在这个例子里，节点A和节点B都是发送节点，因此总线要对两个节点进行仲裁。节点A比节点B提前发送不到1个位时间，当节点B收到延迟后的跳变沿时，B节点要同步于A节点，对位时间进行移相。移相后节点B发送的标识号有较高优先级，因此节点B赢得总线的使用权，如图节点B发送的显性位经过延迟后到达节点A。
3．相位缓冲段和同步
同步跳转宽度规定了重同步发生时采样点在相位缓冲段内移动的距离。相位缓冲段和同步跳转宽度用来补偿振荡器容差，发生重同步时相位缓冲段会被加长或缩短。当总线发生从隐性到显性跳变时，会产生同步，其作用是控制沿与采样点之间的距离。总线节点在每个时间份额都会采样总线，并与前一次采样值进行比较，如果前一次采样值是隐性而当前的采样值是显性，那么总线节点就会发生一次同步。如果跳变沿出现在同步段的前面，沿相位错误就是负的，反之就是正的。
在帧起始时，总线会进行一次硬同步。硬同步后,位时间由每个位定时逻辑单元在同步段之后重新启动，强迫引起硬同步的边沿处于重新启动位时间的同步段内。
通过同步，总线可以有效地滤除长度小于传播段与相位缓冲段1长度之和的噪声。但在一个位时间里只允许一种同步发生。除了噪声以外，绝大多数的同步都是由仲裁引起的，总线上的所有节点都要同步于最先开始发送的节点，但是由于总线延迟，节点的同步不可能达到理想的要求。如果最先发送的节点没有赢得总线仲裁，那么所有的接收节点都要重新同步于获得总线仲裁的节点。应答场的情况也是如此，总线上的接收节点都要同步于最先发送显性位的节点。但是当发送节点与接收节点的时钟周期不同并经过多次同步累加起来,振荡器容差会导致同步在仲裁场之后出现。图3列举了沿相位误差为正负两种情况，中间的图作为参考。说明了相位缓冲段如何弥补沿相位错误。
图3 图4在第一个例子里，同步跳转宽度大于或者等于噪声跳变沿的相位误差，因此采样点适当移动，采样值为隐性位，消除了噪声。在第二个例子中，同步跳转宽度小于沿相位误差，采样点移动的长度不够，显性值被当作总线的真实值采样。
4． 振荡器容差范围
I：df<= I I：df<=5． CAN控制器的配置与延迟时间的计算
6．小结
位时间的范围是8~25个时间份额，时间份额的大小由分频值确定。我们首先要确定的是传播时间段。大小由总线延迟时间决定。在一个可以扩展的总线结构中，最大节点延迟和总线最大长度必须考虑。一般情况下，每米延迟为5.5ns。
同步跳转宽度的最大值、相位缓冲段1的最小值都是4个时间份额。
如果有多个配置可以选择，那么应该选择具有最高振荡器容差范围的参数配置。如果总线上有不同时钟的节点，那么在计算传播时间段时，应该以具有最大延迟的那个节点为准。振荡器容差范围的确定应以对振荡器容差范围要求最高的节点为准。
参考文献：
邬宽明. CAN总线原理和应用系统设计.北京航空航天大学出版社，1995.1
Florian Hartwich. The Configration of the CAN Bit Timming PHILIPS Semiconductors 公司. CAN SPECIFICATION, 1991,9
