CAN總線是如何完成信號同步的？

CAN 控制器根據(jù)兩根線上的電位差來判斷總線電平。總線電平分為顯性電平和隱性電平，二者必居其一。發(fā)送方通過使總線電平發(fā)生變化，將消息發(fā)送給接收方。

顯性電平對應邏輯 0，CAN_H 和 CAN_L 之差為 2.5V 左右。而隱性電平對應邏輯 1，CAN_H 和 CAN_L 之差為 0V。隱形電平具有包容的意味，只有所有的單元都輸出隱性電平，總線上才為隱性電平(顯性電平比隱性電平更強)。

CAN總線是采用NRZ(Non-Return to Zero)方法進行通訊的，這種通信有一種不好的地方，就是各個位的開頭或者結尾都沒有附加同步信號。CAN總線在長距離運輸中，由于發(fā)送單元和接收單元存在的時鐘頻率誤差及傳輸路徑上的相位延遲等，都會引起同步偏差。這就導致信息傳輸不穩(wěn)定，信號質量有問題。所以發(fā)送單元和接受單元都采用了一些通訊同步的方法來使二者電平傳輸能達到同步。

同步有兩種方式，一種是硬件同步，一種是再同步。在解釋同步之前，先介紹下位時序。

位時序--由發(fā)送單元在非同步的情況下發(fā)送的每秒鐘的位數(shù)稱為位速率。一個位可分為 4 段。

? 同步段(SS)

? 傳播時間段(PTS)

? 相位緩沖段 1(PBS1)

? 相位緩沖段 2(PBS2)

這些段又由可稱為 Time Quantum(以下稱為 Tq)的最小時間單位構成。

1 位分為 4 個段，每個段又由若干個 Tq 構成，這稱為位時序。

1 位由多少個 Tq 構成、每個段又由多少個 Tq 構成等，可以任意設定位時序。通過設定位時序，多個單元可同時采樣，也可任意設定采樣點。各段的作用和 Tq 數(shù)如下圖：

一個位的構成如下：

看了上述位時序的介紹，我們再來看兩種同步的方法。

硬件同步

接收單元在總線空閑狀態(tài)檢測出幀起始時進行的同步調整，在檢測出邊沿的地方不考慮SJW的值而認為是SS段。硬件同步的過程如下圖所示：

再同步

在接收過程中檢測出總線上的電平變化時進行的同步調整。

每當檢測出邊沿時，根據(jù) SJW 值通過加長 PBS1 段，或縮短 PBS2 段，以調整同步。但如果發(fā)生了超出 SJW值的誤差時，最大調整量不能超過 SJW 值。

調整同步的規(guī)則

硬件同步和再同步遵從如下規(guī)則。

(1) 1 個位中只進行一次同步調整。

(2) 只有當上次采樣點的總線值和邊沿后的總線值不同時，該邊沿才能用于調整同步。

(3) 在總線空閑且存在隱性電平到顯性電平的邊沿時，則一定要進行硬件同步。

(4) 在總線非空閑時檢測到的隱性電平到顯性電平的邊沿如果滿足條件

(1)和(2)，將進行再同步。但還要滿足下面條件。

(5) 發(fā)送單元觀測到自身輸出的顯性電平有延遲時不進行再同步。

(6) 發(fā)送單元在幀起始到仲裁段有多個單元同時發(fā)送的情況下，對延遲邊沿不進行再同步。

來源：山海青鳥

　審核編輯：湯梓紅