為什么CAN FD通訊要開(kāi)啟收發(fā)送延時(shí)補(bǔ)償TDC？如何在TCAN4550配置TDC和SSP？

隨著汽車電子和工業(yè)的蓬勃發(fā)展， CAN總線上的設(shè)備數(shù)量和數(shù)據(jù)吞吐量都大大提升。為了滿足更高帶寬和數(shù)據(jù)的吞吐量，CAN FD應(yīng)運(yùn)而生。CANFD的延遲時(shí)間更短，具有更好的實(shí)時(shí)性能和更高的帶寬，可以顯著提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

越來(lái)越多的應(yīng)用需要支持CAN FD通訊，然而很多主控芯片的CAN 控制器模塊尚未支持CANFD。TI的TCAN4550（-Q1）及TCAN4551（-Q1）產(chǎn)品集成了SPI轉(zhuǎn)CAN的CAN控制器和CAN 收發(fā)器，并支持CANFD功能，可以幫助開(kāi)發(fā)者在現(xiàn)有平臺(tái)的基礎(chǔ)上迅速拓展CAN FD通訊功能。

為什么CAN FD通訊要開(kāi)啟收發(fā)送延時(shí)補(bǔ)償TDC

傳統(tǒng)CAN最大傳輸速率1Mbps，CAN-FD采用兩種位速率，BRS到ACK中間（數(shù)據(jù)傳輸段）為可變速率，速率最高為8Mbps，其余部分（仲裁段和數(shù)據(jù)控制段）為原CAN總線用的速率，最高1Mbps。針對(duì)不同的速率有相應(yīng)的時(shí)間定義寄存器。

CAN 控制器要經(jīng)過(guò)CAN收發(fā)器將信號(hào)發(fā)往CAN總線，再經(jīng)過(guò)收發(fā)器反饋總線信號(hào)。而CAN協(xié)議規(guī)定，發(fā)送方發(fā)送位時(shí)，需要檢測(cè)接收到的位與發(fā)送的位是否一致，否則會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)誤幀。對(duì)于傳統(tǒng)CAN來(lái)說(shuō)，因?yàn)槠渥罡卟ㄌ芈饰?Mbps，位寬只有1us，所以大部分情況下傳輸?shù)难舆t不會(huì)超過(guò)位寬的一次采樣點(diǎn)Sample Point SP （通過(guò)TSEG1設(shè)置），見(jiàn)圖1。

圖1 發(fā)送延時(shí)對(duì)傳統(tǒng)CAN 位校驗(yàn)的影響

傳輸延遲受收發(fā)器環(huán)路延遲、傳輸距離和傳輸線纜帶來(lái)的硬件延時(shí)影響。CAN FD的數(shù)據(jù)段具有比傳統(tǒng)CAN更高的波特率，位寬也更小。因此傳輸延時(shí)對(duì)CAN

FD的采樣準(zhǔn)確性的影響就比較大了，在一次采樣點(diǎn)采樣容易產(chǎn)生位錯(cuò)誤，如圖2所示。

圖2 發(fā)送延時(shí)對(duì)CAN FD 位校驗(yàn)的影響

在汽車應(yīng)用中，受限于車輛線纜布局的限制，難免會(huì)有長(zhǎng)距離布線的要求。而因?yàn)閭鬏斞舆t無(wú)法避免，所以在CANFD通訊中引入了發(fā)送延時(shí)補(bǔ)償Transmitter Delay Compensation （TDC）和二次采樣點(diǎn) Secondary Sample Point（SSP）的機(jī)制，將發(fā)送的數(shù)據(jù)與二次采樣點(diǎn)時(shí)刻接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而保證發(fā)送與接受的位可以更好地匹配。在采用CAN FD時(shí)，建議啟動(dòng)此功能。

如何在TCAN4550 配置TDC 和SSP

1. 首先，需要配置CC Control 寄存器的configuration change enable （CCE） 位，才能寫保護(hù)寄存器，并將TCAN4550的Date Bit Timing and Prescaler （DBTP）寄存器中配置使能TDC功能。

2. 使能了TDC之后，芯片會(huì)在CAN FD幀發(fā)送FD Format （FDF） 位的下降沿開(kāi)始計(jì)算傳輸延時(shí)，直到RX收到這一位。

圖3 延時(shí)補(bǔ)償和二次采樣點(diǎn)圖示

3. 二次采樣點(diǎn)的偏置位置稱為Transmitter Delay Compensation SSP Offset

（TDCO），建議配置成與DBTP寄存器DTSEG1相同的值，通常建議采樣點(diǎn)在80%的位置。確定采樣點(diǎn)是否需要調(diào)整的方法如下：

通過(guò)監(jiān)控發(fā)送和接受的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)（ TEC Transmitter Error Counter和REC Receiver ErrorCounter）來(lái)判斷采樣位置是否合適；

通過(guò)示波器來(lái)監(jiān)控CANH 和CANL的信號(hào)，判斷是否有較久的振鈴時(shí)間（通常出現(xiàn)于長(zhǎng)的線纜）需要通過(guò)更晚的采樣點(diǎn)來(lái)規(guī)避；

對(duì)一次采樣點(diǎn)SP來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)增加DTSEG1/DTSEG2推遲采樣點(diǎn)，對(duì)二次采樣點(diǎn)SSP來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)增加偏置位置TDCO推遲二次采樣點(diǎn)。

4. 芯片會(huì)自動(dòng)根據(jù)測(cè)量到的延時(shí)時(shí)間和配置的TDCO偏置值，計(jì)算發(fā)送延時(shí)補(bǔ)償后的二次測(cè)量點(diǎn)位置Transmitter DelayCompensation Value （TDCV）。TDCV= delay+ TDCO。

5.為了避免在收到的FDF位中出現(xiàn)干擾，導(dǎo)致延時(shí)計(jì)算被顯性邊緣誤觸發(fā)提前結(jié)束，從而出現(xiàn)二次采樣點(diǎn)的位置非預(yù)期的提前，用戶可以通過(guò)TDCF（Transmitter

delay compensation filter windowlength）配置一個(gè)最短的濾波窗口時(shí)間為最小的SSP位置。通常，對(duì)于delay時(shí)間范圍未知的系統(tǒng)，建議設(shè)定TDCF=TDCO，以使得二次采樣點(diǎn)的位置通過(guò)TDCV設(shè)定。對(duì)于delay已知的系統(tǒng)，建議將TDCF設(shè)置為小于并接近TDCV的值。

6. 當(dāng)計(jì)算的TDCV《TDCF時(shí)，二次采樣點(diǎn)SSP為TDCF設(shè)定值。當(dāng)TDCV》TDCF時(shí)，二次采樣點(diǎn)為TDCV計(jì)算結(jié)果。

圖4 延時(shí)補(bǔ)償和二次采樣點(diǎn)對(duì)CAN FD 位校驗(yàn)的影響

需要特別注意的是上述計(jì)算的單位，傳輸延時(shí)補(bǔ)償寄存器都是基于minimum time quantum （mtq）即最小時(shí)間量做計(jì)算的，一般為CAN時(shí)鐘的一個(gè)時(shí)鐘周期。TDCO和TDCF的單位為mtq，自動(dòng)測(cè)量的延時(shí)時(shí)間的分辨率也為一個(gè)mtq。

tq為mtq的整數(shù)倍，Nominal Bit Timing and Prescaler （NBTP） 和Data Bit Timing andPrescaler （DBTP）寄存器是以tq為單位，相應(yīng)的Prescaler系數(shù)決定了一個(gè)tq為多少倍的mtq。所以在配置TDCO與DTSEG1相同時(shí)，需要注意這個(gè)單位的轉(zhuǎn)換。如果DBRP=1，1tq=1mtq。如果DBRP=2， 1tq= 2mtq。DTSEG1的單位為tq，且由于它的值是從1開(kāi)始的，所以其配置值比實(shí)際值大1。