根據(jù) CAN 規(guī)范的要求，總線上的所有器件都必須使用相同的比特率才能完成通信。然而，并非所有器件都要求具有相同的主振蕩器時鐘頻率。所以，CAN 總線能夠在一定的范圍內容忍總線上 CAN 節(jié)點的通信波特率的偏差，這種機能使得 CAN 總線有很強的容錯性，同時也降低了對每個節(jié)點的振蕩器精度。所以，實際上，CAN 總線的波特率是一個范圍。舉個例子，假設定義的波特率是 250KB/s，但是實際上根據(jù)對寄存器的設置，實際的波特率可能為 200-300KB/s（具體值取決于寄存器的設置）。

首先了解一下 CAN 總線系統(tǒng)中的兩個時鐘：晶振時鐘周期和CAN時鐘周期：

• 晶振時鐘周期：是由單片機振蕩器的晶振頻率決定的，指的是振蕩器每震蕩一次所消耗的時間長度，也是整個系統(tǒng)中最小的時間單位；
• CAN時鐘周期：CAN時鐘是由系統(tǒng)時鐘分頻而來的一個時間長度值，實際上就是一個時間份額TQ。計算公式：CAN時鐘周期 = 2 × 晶振時鐘周期 × BRP，其中BRP叫做波特率預分頻值（baudrate prescaler）；

如上圖所述，根據(jù)CAN規(guī)范，每一個CAN位時間 （Nominal Bit Time，NBT）被分成4個時間段：同步段（Sync_Seg）、傳播時間段（Prop_Seg）、相位緩沖段1（Phase_Seg1）和相位緩沖段2（Phase_Seg2），如下圖所示：

而采樣點則設計在相位緩沖段1和相位緩沖段2之間。如下圖所示：

如果用公式來表示，就是：

上述每個段又由若干個時間份額（time quanta，TQ）組成，時間份額 TQ 是位時間的基本時間單元，下面詳細解釋一下：

1、同步段（Synchronization Segment）

同步段（SyncSeg）為 NBT 中的首段，用于同步CAN總線上的各個節(jié)點。輸入信號的跳變沿就發(fā)生在同步段，該段持續(xù)時間為 1 TQ。同步段用于同步總線上的各個節(jié)點，一個位的跳邊沿在此時間段內。

2、傳播段（Propagation Segment）

傳播段（PropSeg）用于補償各節(jié)點之間的物理傳輸延遲時間。傳輸延遲時間為信號在總線上傳播時間的兩倍，包括總線驅動器延遲時間。傳播段的長度一般有一個取值范圍，不同的控制器不完全一致，典型值為 1 – 8 TQ。

3、相位緩沖段（Phase Buffer Segment1）

相位緩沖段用于補償節(jié)點間的晶振誤差，又分為相位緩沖段1（PS1）和相位緩沖段2（PS2），在這個時間段的末端進行總線狀態(tài)的采樣。兩個相位緩沖段PS1和PS2用于補償總線上的邊沿相位誤差。通過再同步，可以延長 PS1（或縮短PS2）。

同理，不同的控制器，PS1/PS2 的取值范圍不完全一致，一般 PS1 為 1 – 8 TQ，PS2 為 2 – 8 TQ。

4、采樣點

采樣點是位時間內的一個時間點。在該時間點，讀取總線電平并進行分析。采樣點位于相位緩沖段 PS1 的終點。但當采樣模式設置為每位采樣 3 次時例外。這種情況下，在 PS1 的終點仍然對某一位進行采樣時，前兩次的采樣時間間隔為 TQ / 2，而該位的值將根據(jù)三個采樣值中至少兩次采樣的相同值決定。

5、同步跳轉寬度

同步跳轉寬度（SJW）可通過編程設定為 1 – 4 TQ，它可對位時鐘進行必要的調整來保持與發(fā)送報文同步。

例如，假設 FOSC = 20 MHz 時欲實現(xiàn) 125 kHz 的 CAN波特率：

TOSC = 50 ns，選擇 BRP<5:0> = 04h，則 TQ = 500 ns。

欲達到 125 kHz，位時間應為 16 TQ。

位的采樣時刻取決于系統(tǒng)參數(shù)，通常應發(fā)生在位時間的 60-70% 處。同時， TDELAY 典型值為 1-2 TQ。

同步段 = 1 TQ，傳播段 = 2 TQ，這種情況下設置相位緩沖段 PS1 = 7 TQ，將會在跳變之后的 10 TQ 時進行采樣。此時相位緩沖段 PS2 長度為 6 TQ。

由于相位緩沖段 PS2 長度為 6 TQ，根據(jù)規(guī)則， SJW 最大值為 4 TQ。然而通常狀況下，只有當不同節(jié)點的時鐘發(fā)生不夠精確或不穩(wěn)定（如采用陶瓷諧振器）時，才需要較大的 SJW。一般情況下，SJW 取值 1 TQ 即可滿足要求。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的关于CAN总线的位时间/同步段/传播时间段/相位缓冲段/采样点的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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