can 是一种差分信号标准,广泛用于汽车、工业和仪器仪表行业。它用于不同系统之间的串行通信,这些系统常常是经长距离连接到不同的电源系统。由于环境限制,常常使用电流隔离来中断接地环路或提供物理安全性。
隔离式 can 网络的传播延迟比非隔离式 can 网络要长,设计起来可能颇具挑战性。图 1 显示一个使用信号和电源隔离 can 收发器adm3053 的隔离式 can 节点,我们将以它为例来计算所需的 can控制器参数,以便在 20 米电缆上以 1 mbps 的速度进行通信。
一个 can 比特由四个独立的时间段组成 :同步段 (sync_seg)、传播段 (prop_seg)、相位段 1 (phase_seg1) 和相位段 2 (phase_seg2)。这些时间段可以在 can 控制器中进行编程,对于计算 can 控制器的设置参数至关重要。图 2 所示为标称比特时间的不同时间段。
计算中使用如下假设条件 :
电缆长度为 20 m
数据速率或比特率为1 mbps
电缆传播延迟为 5 ns/m
can 控制器振荡器频率为36 mhz
图 1. 使用信号和电源隔离 can 收发器 adm3053 的隔离式 can 节点
图 2. can 标称比特时间
can 采用逐位仲裁方式,不同的节点可以争夺总线访问权,这就导致多个节点可以同时传输数据。传输节点必须对总线上的数据进行采样,以便确定它是否赢得仲裁。
由于系统的传播延迟,控制器必须补偿各位采样的时间。在控制器中设置 prop_seg 可以提供此
补偿,其计算方法如下 :对于 adm3053,从 txd 到 rxd 的传播延迟为 250 ns(最大值)。电缆的物理延迟等于 5 ns/m 乘以电缆长度 20 m,结果为 100 ns。因此,通过系统并返回的总传播时间为 :2 x ( 传播延迟 + 收发器传播延迟 ) = 700 ns (2 × (100 + 250) = 700 ns)。为了给控制器编程,必须将寄存器设置为“时间量子”的整数倍。时间量子的时长等于 can 系统时钟的时间周期,本例中为 28 ns。对于 28 ns 的时间量子,每位包括 36 (1000/28 = 36) 个时间量子。
prop_seg = round_up (700 ns/28 ns) = 25 个时间量子从每位的 36 个时间量子中,减去用于 prop_seg 的 25个时间量子和用于 sync_seg 的 1 个时间量子,余下的时间量子分配给 phase_seg1 和 phase_seg2,每段5 个。
can 系统时钟存在容差,因而会出现累积相位误差。这要求系统通过再同步跳跃 (rjw) 同步,rjw 为 4 和phase_seg1 二者中的较小值。由此便可计算系统的振荡器容差要求 :
f ?f phase_seg2) = 5/2(13 × 36 – 5) = 0.005
这两个值中的较小者就是所需的振荡器容差 0.5%。
计算得出下列设置参数 :
sync_seg = 1
prop_seg = 25
phase_seg1 = 5
phase_seg2 = 5
rjw = 4
作者 :hein marais,高级产品应用工程师
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