詳解CAN總線信號傳輸位定時與位同步
發布時間:2016-08-18 責任編輯:susan
【導讀】CAN協議與其它現場總線協議的區別中有一個是:它使用同步數據傳輸而不是異步傳輸(麵向字符)。這意味著傳輸性能得到更有效的發揮,但是另一方麵,這需要更加複雜的位同步方法。
在(zai)麵(mian)向(xiang)字(zi)符(fu)的(de)協(xie)議(yi)中(zhong)的(de)位(wei)同(tong)步(bu)實(shi)現(xian)起(qi)來(lai)很(hen)簡(jian)單(dan),在(zai)接(jie)受(shou)每(mei)個(ge)字(zi)符(fu)的(de)起(qi)始(shi)位(wei)時(shi)進(jin)行(xing)同(tong)步(bu)。但(dan)在(zai)同(tong)步(bu)傳(chuan)輸(shu)協(xie)議(yi)中(zhong),隻(zhi)有(you)一(yi)幀(zhen)的(de)開(kai)始(shi)才(cai)有(you)一(yi)個(ge)起(qi)始(shi)位(wei)。這(zhe)通(tong)常(chang)不(bu)足(zu)以(yi)使(shi)接(jie)收(shou)器(qi)的(de)位(wei)采(cai)樣(yang)和(he)發(fa)送(song)器(qi)保(bao)持(chi)同(tong)步(bu)。為(wei)了(le)使(shi)接(jie)收(shou)器(qi)在(zai)幀(zhen)結(jie)束(shu)時(shi)也(ye)能(neng)正(zheng)確(que)采(cai)樣(yang)到(dao)接(jie)收(shou)的(de)位(wei)流(liu),就(jiu)需(xu)要(yao)接(jie)收(shou)器(qi)不(bu)斷(duan)進(jin)行(xing)重(zhong)新(xin)同(tong)步(bu)。重(zhong)新(xin)同(tong)步(bu)表(biao)示(shi)在(zai)位(wei)流(liu)中(zhong)每(mei)個(ge)有(you)效(xiao)的(de)信(xin)號(hao)邊(bian)沿(yan)都(dou)可(ke)對(dui)接(jie)收(shou)信(xin)號(hao)的(de)時(shi)鍾(zhong)周(zhou)期(qi)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)。在(zai)信(xin)號(hao)邊(bian)沿(yan)間(jian)的(de)最(zui)大(da)時(shi)間(jian)周(zhou)期(qi)內(nei),發(fa)送(song)和(he)接(jie)受(shou)振蕩器之間最大可能的時間差必須在一個位間隔內的標稱采樣點之前和之後通過足夠的空閑時間(“相位緩衝段”)來補償。

由於CAN協xie議yi使shi用yong非fei破po壞huai性xing的de位wei總zong線xian仲zhong裁cai和he顯xian性xing應ying答da位wei,信xin號hao從cong發fa送song器qi傳chuan輸shu到dao接jie收shou器qi再zai返fan回hui到dao接jie收shou器qi必bi須xu在zai一yi個ge位wei時shi間jian內nei完wan成cheng。因yin此ci除chu了le保bao留liu用yong於yu同tong步bu的de時shi間jian外wai,還hai需xu要yao一yi個ge時shi間jian段duan(“傳輸延遲段”)對總線上的信號傳輸進行補償以及用於發送和接收節點的內部信號延遲。
一個位間隔的時間段的長度根據振蕩器周期,被定義為一個基本時間單位(時間份額)的倍數。基本時間單位tq是表示同步機製時間分辨率的基本單位並且因為同步段而被引入到位時間中。同步段是位時間中CAN信號電平的邊沿將要產生的那一部分。在同步段之後產生的邊沿與同步段之間的距離稱為該邊沿的“相位誤差e”。
chuanshuyanchiduantigongbiyaodeshijianyongyuchuliwangluozhongdezuidaxinhaochuanshuyanchi。gaishijianduanbixuliangbeiyulianggejiedianzhijiandezuidaxinhaochuanshuyanchishijianjiashangfasonghejieshoujiediandeneibuyanchishijianzhihe。
需要區分兩種類型的同步:幀起始處的“硬同步”和幀中間的“重新同步”。在硬同步之後,位時間在sync段duan結jie束shu時shi重zhong新xin啟qi動dong而er不bu考kao慮lv相xiang位wei的de誤wu差cha。這zhe樣yang硬ying同tong步bu強qiang製zhi產chan生sheng硬ying同tong步bu的de邊bian沿yan延yan伸shen到dao重zhong新xin啟qi動dong的de位wei時shi間jian的de同tong步bu段duan中zhong。重zhong新xin同tong步bu導dao致zhi位wei時shi間jian縮suo短duan或huo延yan長chang,從cong而er使shi采cai樣yang點dian產chan生sheng移yi位wei。
通tong過guo標biao稱cheng采cai樣yang點dian之zhi前qian和he之zhi後hou的de相xiang位wei緩huan衝chong段duan,在zai重zhong新xin同tong步bu時shi為wei實shi際ji采cai樣yang點dian的de移yi位wei保bao留liu了le空kong閑xian時shi間jian。同tong步bu隻zhi發fa生sheng在zai隱yin性xing位wei轉zhuan換huan到dao顯xian性xing位wei電dian平ping的de邊bian沿yan。通tong過guo在zai每mei個ge時shi間jian量liang內nei對dui總zong線xian的de實shi際ji電dian平ping進jin行xing采cai樣yang並bing和he前qian一yi次ci采cai樣yang點dian的de總zong線xian電dian平ping相xiang比bi較jiao可ke檢jian測ce出chu邊bian沿yan。如ru果guo在zai同tong步bu段duan內nei檢jian測ce到dao邊bian沿yan,那na麼me該gai邊bian沿yan可ke實shi現xian同tong步bu,否fou則ze信xin號hao邊bian沿yan與yu同tong步bu段duan的de結jie束shu之zhi間jian的de距ju離li就jiu是shi邊bian沿yan相xiang位wei誤wu差cha(以時間量計算)。如果邊沿發生在同步段之前,相位誤差為負,否則為正。
如果相位誤差為正,相位緩衝段1將被延長。每次重新同步時,相位緩衝段縮短或延長的數量(“同步跳轉寬度”,SJW)的最大值受到限製,它可編程為1和Min{4,Phase_Seg1}之間的值。
當信號邊沿相位誤差的數值小於或等於SJW的編程值。硬同步和重新同步的值將是相同的。如果相位誤差的數量大於SJW,重新同步將無法完全補償相位誤差,這樣誤差(相位誤差-SJW)仍然存在。
zailiangcicaiyangdianzhijianzhiyunxuzhixingyicitongbu。zhongxintongbuweichilebianyanhecaiyangdianzhijiandezuixiaojuli,shizongxiandianpingdewendinghelvchujianfengdeshijianxiaoyuchuanshuduanhexiangweiduan1時間之和。
一個位時間內不同的段可按照下麵的限度進行編程:
Sync_Seg:1時間份額
Prop_Seg1:1...8或更多時間份額
Phase_Seg1:1...8或更多時間份額
Phase_Seg2:Max{Phase_Seg1,信息處理時間}
波特率預分頻器:1...32
SJW:1...4,但是不大於Min{4,Phase_Seg1}
在同步的時候,Phase_Seg1可以長於編程的標稱時間而Phase_Seg2可以短於標稱時間。
“數據處理時間”從采樣點之後開始,它是用於決定隨後發送的位電平的時間(例如,數據位、CRC位、填充位、錯誤標誌或空閑)。該時間不能大於2個時間量。其長度為Phase_Seg2編程值的下限。在同步時Phase_Seg2可以小於數據處理時間,這不會影響總線的時序。
每個位時間的時間份額值必須設置為8到25的範圍內。
如果發送器的振蕩器比接收器的慢(a),用於同步的信號邊沿將延遲到達接收器。接收器可通過采樣點的移位進行補償。可補償的最大累積“延遲”(邊沿相位誤差)由相位段1所保留的時間確定。在重新同步過程中,如果相位誤差的值小於等於SJW,采樣點則根據所發生的邊沿相位誤差e進行移位,並因此恢複與當前位位置相關的采樣點的位置。
當發送器的振蕩器比接收器的快時(b),信號邊沿的到達比接收器預期的要早,因此下一個位時間間隔必須提前啟動。這通過縮短相位緩衝段2來實現。這種情況下,同步段被省略了,因此在重新同步之後,從信號邊沿到采樣點之間的距離和同步段到采樣點之間的距離相等(如果沒有檢測到邊沿)。在第一個例子中,該“提前”邊沿的相位誤差值小於SJW,因此可以實現完全補償。
相位緩衝段隻是暫時改變,在下一個位時間裏如果沒有檢測到相位誤差,它們將恢複為標稱值。接收器希望邊沿出現在同步段當中。
下麵是應用於位同步的規則[ISO99-1]:
在一個位時間內的兩次采樣點之間隻有一次同步。
隻(zhi)有(you)在(zai)前(qian)一(yi)個(ge)采(cai)樣(yang)點(dian)檢(jian)測(ce)到(dao)的(de)信(xin)號(hao)電(dian)平(ping)與(yu)後(hou)一(yi)個(ge)采(cai)樣(yang)點(dian)的(de)信(xin)號(hao)電(dian)平(ping)不(bu)同(tong)時(shi),才(cai)能(neng)使(shi)用(yong)從(cong)隱(yin)性(xing)到(dao)顯(xian)性(xing)的(de)信(xin)號(hao)邊(bian)沿(yan)進(jin)行(xing)同(tong)步(bu)。短(duan)暫(zan)的(de)幹(gan)擾(rao)脈(mai)衝(chong)是(shi)不(bu)起(qi)作(zuo)用(yong)的(de)。
隻要在總線空閑時出現一個隱性到顯性的信號邊沿,就會執行一個“硬同步”(新的位時間間隔的起始)。
在幀間空間中(間歇場的第一位除外)隱性到顯性的信號邊沿會導致執行一個硬同步。
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