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转 CAN波特率计算  

2010-04-12 23:48:16|  分类: CAN总线 |  标签: |举报 |字号 订阅

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Can控制器器只需要进行少量的设置就可以进行通信,就可以像RS232/48那样使用。
其中较难设置的部分就是通信波特率的计算。CAN总线能够在一定的范围内容忍总线上CAN节点的通信波特率的偏差,这种机能使得CAN总线有很强的容错性,同时也降低了对每个节点的振荡器精度。
实际上,CAN总线的波特率是一个范围。假设定义的波特率是250KB/S,但是实际上根据对寄存器的设置,实际的波特率可能为200~300KB/S(具体值取决于寄存器的设置)。
简单介绍一个波特率的计算,在CAN的底层协议里将CAN数据的每一位时间(TBit)分为许多的时间段(Tscl),这些时间段包括:
A. 位同步时间(Tsync)
B. 时间段1(Tseg1)
C. 时间段2(Tseg2)
其中位同步时间占用1个Tscl;时间段2占用(Tseg1+1)个Tscl;时间段2占用(Tseg2+1)个Tscl,所以CAN控制器的位时间(TBit)就是:TBit=Tseg1+Tseg2+Tsync=(TSEG1+TSEG2+3)*Tscl,那么CAN的波特率

(CANbps)就是1/TBit。
但是这样计算出的值是一个理论值。在实际的网络通信中由于存在传输的延时、不同节点的晶体的误差等因素,使得网络CAN的波特率的计算变得复杂起来。CAN在技术上便引入了重同步的概念,以更好的

解决这些问题。这样重同步带来的结果就是要么时间段1(Tseg1)增加TSJW(同步跳转宽度SJW+1),要么时间段减少TSJW,因此CAN的波特率实际上有一个范围:1/(Tbit+Tsjw) ≤CANbps≤1/(Tbit-Tsjw)
CAN有波特率的值四以下几个元素决定:
A. 最小时间段Tscl;
B. 时间段1 TSEG1;
C. 时间段2 TSEG2;
D. 同步跳转宽度 SJW
那么Tscl又是怎么计算的呢?这是总总线时序寄存器中的预分频寄存器BRP派上了用场,Tscl=(BRP+1)/FVBP。FVBP为微处理器的外设时钟。
而TSEG1与TSEG2又是怎么划分的呢?TSEG1与TSEG2的长度决定了CAN数据的采样点,这种方式允许宽范围的数据传输延迟和晶体的误差。其中TSEG1用来调整数据传输延迟时间造成的误差,而TSEG2则用来调

整不同点节点晶体频率的误差。但是他们由于过于灵活,而使初次接触CAN的人有点无所适从。TSEG1与TSEG2的是分大体遵循以下规则: Tseg2≥Tscl2,Tseg2≥2TSJW,Tseg1≥Tseg2
总的来说,对于CAN的波特率计算问题,把握一个大的方向就行了,其计算公式可了规结为: BitRate = Fpclk/( (BRP+1) * ((Tseg1+1)+(Tseg2+1)+1)

关于CAN的波特率的计算,在数据手册上已经有很详细的说明。在此,简要的把计算方法给出来:

Tcsc :bit位每一编码的时间长度,每bit可以配置为8~25位编码,常设为16 。

Tcsc=1/波特率/编码长度 ;按上计算 Tcsc=1/1MHz/16=62.5ns (取63) 。

BRP = (Tcsc x MCK) - 1=6.3-1 (可以取 5)

各种延迟(Tprs :)

Delay of the bus driver: 50 ns

Delay of the receiver: 30ns

Delay of the bus line (20m): 110ns

Tprs = 2 * (50+30+110) ns = 380 ns

PROPAG= 380 ns/ Tcsc-1 =6.08Tcsc-1 (可取 6)

Tphs1 + Tphs2 = bit time - Tcsc - Tprs = (16 - 1 - 7)Tcsc= 8

常取 Tphs1 = Tphs2 ,所以 Tphs1 = Tphs2 =4 ;

Tsjw = Min(4 Tcsc,Tphs1) = 4 Tcsc (From 1 to Tphs1 )

SJW = Tsjw/Tcsc - 1 = 3 ;

现在CAN_BR 中的各个参数就都有了(BRP=5 ;SJW=3;PROPAG=6;PHASE1=PHASE=4),填进去就应该OK了 。

假设我们先不考虑BTR0中的SJW位和BTR1中的SAM位。那么,BTR0和BTR1就是2个分频系数寄存器;它们的乘积是一个扩展的分频系数。即:

BTR0×BTR1=F_BASE/Fbps  (1)
其中:
内部频率基准源F_BASE = Fclk/2,即外部晶振频率Fclk的2分频。注意任何应用中,当利用外部晶振作为基准源的时候,都是先经过2分频整形的。
(1)式中,当晶振为16M时,F_BASE=8000K
当晶振为12M时,F_BASE=6000K
Fbps就是我们所希望得到的CAN总线频率。单位为K。
设(1)式中BTR0=m,BTR1=n,外部晶振16M,则有:

n =8000/  Fbps  (2)

这样,当Fbps取我们希望的值时,就会得到一个m * n的组合值。当n选定,m值也唯一。
n值CAN规范中规定8~25。(也就是BTR1的值)基本原则为:Fbps值越高时,选取n(通过设置BTR1)值越大。其原因不难理解。
我假定一般应用中选取n=10,也就是:
同步段+相位缓冲段1+相位缓冲段2 =1+5+4
则(2)式简化为
m=800/Fbps

m的最大设置值为64,SJA1000最大分频系数m*n=64x25=1600。因此标准算法中通常以16M晶振为例。其实有了公式(1),任何晶振值(6M~24M)都很容易计算。
SAM的确定:低频时,选SAM=1,即采样3次。高频100K以上时,取SAM=0,即采样1次。
SJA重同步跳宽选取: 与数字锁相环技术有关。n值选得大时,SJA可以选得大,即一次可以修正多个脉冲份额Tscl。n值小或频率低时,选SJA=1。即BTR0.7和BTR0.6都设为0。

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