什么是CAN總線？-4

一文讀懂CAN總線（三）中：電纜截面積與通訊距離，波特率、終端匹配電阻與通訊距離，信號(hào)延遲與通訊距離和節(jié)點(diǎn)最小間距。

信號(hào)位采樣點(diǎn)位置

信號(hào)位采樣點(diǎn)是指CAN節(jié)點(diǎn)識(shí)別一個(gè)電平邏輯的位置。CAN標(biāo)準(zhǔn)把總線上的每一位都細(xì)分為不同的階段，如下圖所示。

△每一個(gè)數(shù)據(jù)位的分段示意圖

在圖中可以看到，每個(gè)位被分為同步段、傳播段、相位緩沖段1和相位緩沖段2四個(gè)連續(xù)部分。

其中采樣點(diǎn)位于相位緩沖段1之后，同步段、傳播段、相位緩沖段1和相位緩沖段2的持續(xù)時(shí)間都是可以編程的，因此采樣點(diǎn)位置也是間接可編程的。

一般CAN節(jié)點(diǎn)是每個(gè)位采樣一次（也可以采樣3次，多用于低速場(chǎng)合），采樣點(diǎn)位置都在一個(gè)位的50%以后的區(qū)域，這是為了讓信號(hào)電平趨于穩(wěn)定。

采樣點(diǎn)越靠后，波形越穩(wěn)定。但也不是越靠后越好，當(dāng)采樣點(diǎn)位置超過(guò)95%時(shí)，因?yàn)閭鬏斶^(guò)程中的位偏差，可能會(huì)引起錯(cuò)誤。

CIA推薦采樣點(diǎn)為一個(gè)位時(shí)間的87.5%處，實(shí)際項(xiàng)目中，一般設(shè)置為70%~90%，大部分汽車(chē)廠商規(guī)定采樣點(diǎn)為70~80%。

采樣點(diǎn)略靠后，比如80~90%，有利于遠(yuǎn)距離傳輸。提高節(jié)點(diǎn)波特率寄存器中的同步跳轉(zhuǎn)寬度SJW值（加大到3個(gè)單位時(shí)間），可以加大位寬度和采樣點(diǎn)的容忍度。

波特率偏差

由于受到晶振影響，CAN通訊波特率實(shí)際值與理論值會(huì)有偏差。如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間波特率偏差較大，容易造成誤碼率增大或通訊失敗等問(wèn)題。

CAN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，設(shè)定的理論波特率與實(shí)際波特率偏差不得超過(guò)±1%；節(jié)點(diǎn)需要容忍的波特率偏差不得小于±3%。

節(jié)點(diǎn)容抗

在CAN通訊電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)容抗是容易被忽略的。節(jié)點(diǎn)容抗包括收發(fā)器引腳電容、PCB走線電容、ESD器件電容以及其它連線電容。

CAN標(biāo)準(zhǔn)對(duì)節(jié)點(diǎn)容抗有嚴(yán)格定義，容抗影響上升沿下降沿斜率，節(jié)點(diǎn)容抗增大，上升沿和下降沿會(huì)變緩，導(dǎo)致位時(shí)間畸變，誤碼率增加。上升沿和下降沿變緩會(huì)使得信號(hào)延遲變大，在高波特率下，影響信號(hào)傳輸質(zhì)量和通訊距離。

△單節(jié)點(diǎn)電容最大值

節(jié)點(diǎn)容抗不易測(cè)量，需要專(zhuān)門(mén)儀器。在電路設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)結(jié)合數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的典型值，對(duì)CAN接口電路使用的器件總電容值進(jìn)行估算。

對(duì)于高波特率情況下，單節(jié)點(diǎn)電容推薦<100pF，多節(jié)點(diǎn)電容推薦值見(jiàn)上圖。低波特率應(yīng)用可以放寬要求。

節(jié)點(diǎn)數(shù)量

可以連接到網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)量由收發(fā)器可以驅(qū)動(dòng)的最小負(fù)載阻抗來(lái)決定。最大節(jié)點(diǎn)數(shù)量由下面的公式給出（考慮最壞情況）：

其中：
Rdiff_min：收發(fā)器差動(dòng)輸入阻抗最小值
RL_min：收發(fā)器可驅(qū)動(dòng)的負(fù)載電阻最小值
RT_min：終端匹配電阻最小值

在上式中，收發(fā)器差動(dòng)輸入阻抗最小值（Rdiff_min）和收發(fā)器可驅(qū)動(dòng)的負(fù)載阻抗最小值（RL_min）由收發(fā)器芯片決定，終端匹配電阻最小值（RT_min）由傳輸電纜特性阻抗以及具體應(yīng)用決定。