【導讀】現如今，控制器局域網(wǎng)被廣泛用于工業(yè)和汽車(chē)應用中。CAN協(xié)議（比如DeviceNet或CANOpen）依賴(lài)內置的錯誤檢查和差分信號采樣。電流隔離可進(jìn)一步增強魯棒性，能夠抗高壓瞬變，但會(huì )增加傳播延遲。CAN節點(diǎn)經(jīng)過(guò)優(yōu)化配置，哪怕存在隔離時(shí)也具有最大數據速率和傳送距離。傳播延遲會(huì )影響節點(diǎn)間的并發(fā)傳輸和仲裁。沖裁依賴(lài)于CAN信號發(fā)送；邏輯0表示“主動(dòng)”（總線(xiàn)間的差分電壓），邏輯1表示“被動(dòng)”（全部輸出為高阻抗），意味著(zhù)主動(dòng)位將覆蓋被動(dòng)位。發(fā)射時(shí)，所有節點(diǎn)監控總線(xiàn)；而發(fā)射被動(dòng)位時(shí)則停止，從而允許另一個(gè)節點(diǎn)贏(yíng)得仲裁。
圖1：兩個(gè)節點(diǎn)間的仲裁
傳播延遲不可過(guò)大，否則可能在其他節點(diǎn)傳播主動(dòng)狀態(tài)之前會(huì )監控總線(xiàn)狀態(tài)。對于圖2中的節點(diǎn)A和節點(diǎn)B，往返時(shí)間很關(guān)鍵；該時(shí)間等于TPropAB加TPropBA，或者等于通過(guò)電纜和收發(fā)器延遲時(shí)間的兩倍，包括隔離（如有）。相比光耦合器，數字隔離器可降低傳播延遲，但系統允許的總傳播延遲是固定的，因此加入隔離可能會(huì )降低最大電纜距離。
圖2：帶傳播延遲的仲裁
傳播延遲補償
若要補償隔離引起的傳播延遲，可調節特定的CAN控制器參數。首先為CAN控制器時(shí)鐘設置波特率預分頻器（BRP）值，該值定義劃分位時(shí)間的“時(shí)間量子”（TQ）。它們適用于3或4段，如圖3所示；一個(gè)用來(lái)同步，另外數個(gè)用于傳播延遲（PROP）以及相位段1和2（PS1和PS2）。PS2和總TQ表示采樣點(diǎn)位置。
第一步：匹配時(shí)鐘、預分頻器和數據速率
對于給定的數據速率來(lái)說(shuō)，第一步是檢查如何組合時(shí)鐘和BRP，才能讓TQ等于整數。1 Mbps示例如表1所示。該例采用ADI ADSP-BF548 Blackfin微處理器，內置CAN控制器。采用典型系統時(shí)鐘（fsclk）值，TQ整數值以粗體顯示（用于1 Mbps的有效時(shí)鐘/BRP組合）。
表1：用于1 Mbps的時(shí)鐘和BRP組合
第二步：位段配置
下一步是定義位段，并將采樣點(diǎn)設得盡可能晚。對于表1中的每一個(gè)有效選項，SYNC段必須允許有一個(gè)TQ，并且TSEG2 （PS2）段必須適應CAN控制器處理時(shí)間（只要BRP大于4，BF548就要低于1 TQ）。TSEG1 （PROP + PS1）為16 TQ（最大值）。
圖3.：1 Mbps時(shí)最大傳播延遲的可能BF548位段
第三步：計算總線(xiàn)長(cháng)度
圖3顯示1 Mbps的盡可能最新采樣點(diǎn)時(shí)，ADSP-BF548的可能配置。除5 TQ總和外的所有配置均為至少85%采樣點(diǎn)，但10 TQ時(shí)可達最佳值，此時(shí)要求fsclk = 50 MHz且BRP = 5.
最后一步是確定最優(yōu)配置下的最大傳播延遲，并決定所選CAN收發(fā)器/隔離的可能電纜長(cháng)度。對于圖4中處理器的最佳配置，可能的最大傳播延遲為900 ns.
圖4：采用ADM3053的隔離式CAN節點(diǎn)，集成isoPower
圖1中的ADI ADM3053集成CAN收發(fā)器、數字隔離器和隔離式電源。250 ns環(huán)路延遲包括隔離器延遲（兩個(gè)節點(diǎn)為500 ns）。假定電纜傳播延遲為5 ns/m，這意味著(zhù)采用BF548，則總線(xiàn)長(cháng)度可達40 m（根據ISO 11898標準的1 Mbps最大值）。
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