【CAN總線知識(shí)】為什么CAN信號(hào)傳輸中要插入反碼位？

熟悉CAN通訊的工程師們一般都會(huì)見(jiàn)過(guò)“反碼位”一專業(yè)術(shù)語(yǔ)，但它到底是什么？到底有什么用？也許很多人對(duì)其并沒(méi)有深入的理解，本文將讓大家對(duì)此不再迷惑。

數(shù)據(jù)數(shù)字編碼有很多方法，諸如非歸零（NRZ）、曼徹斯特或脈寬編碼，它們的區(qū)別在于用來(lái)表示一個(gè)位的時(shí)隙的數(shù)目不同，如圖1所示。

非歸零電平編碼的信號(hào)電平在整個(gè)位時(shí)間里保持不變，因此只需要一個(gè)時(shí)隙來(lái)表示一個(gè)位。而曼徹斯特編碼的信號(hào)在一個(gè)位時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化，因此需要兩個(gè)時(shí)隙來(lái)表示一個(gè)位。曼徹斯特編碼的優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)位都有一個(gè)信號(hào)邊沿用來(lái)實(shí)現(xiàn)位同步（Self-clocking code）。但是曼徹斯特編碼和非歸零編碼相比，在相同的位時(shí)間（位頻率）時(shí)，位速率只能達(dá)到非歸零碼一半。由于非歸零編碼的信號(hào)電平可長(zhǎng)時(shí)間保持不變（取決于所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)），因此有必要采取適當(dāng)?shù)拇胧┮源_保不超過(guò)兩個(gè)信號(hào)沿之間最大允許的時(shí)間間隔。重新同步點(diǎn)之間最大的時(shí)間間隔由節(jié)點(diǎn)振蕩器的誤差決定。重新同步可通過(guò)應(yīng)用“位填充”的方法實(shí)現(xiàn)。這種方法是在一定數(shù)量的恒定位電平之后將一個(gè)反碼插入到位流中。

圖1 NRZ和曼徹斯特編碼的位表示

CAN協(xié)議中應(yīng)用的是帶位填充（填充寬度為5位）的NRZ信號(hào)編碼，它保證了具有足夠同步能力的最高傳輸性能。這種類型的編碼還提供非常良好的信號(hào)輻射特性（總線輻射的能量大致上和傳輸信號(hào)的頻率以及信號(hào)邊沿的數(shù)量成比例）。

CAN協(xié)議中應(yīng)用NRZ編碼的部分包括SOF、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程請(qǐng)求幀的CRC序列。發(fā)送器一檢測(cè)到5個(gè)連續(xù)相同值的序列，它就會(huì)在實(shí)際傳輸?shù)奈涣髦胁迦胍粋€(gè)反碼位。數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀剩下的部分（CRC分隔符、ACK場(chǎng)和EOF）都有一個(gè)固定的形式（隱性電平），并且不采用位填充進(jìn)行發(fā)送。出錯(cuò)和超載幀也是如此。