MS-2678：优化CAN 节点位时序以适应数字隔离器传播延迟.PDF

技术文章 MS-2678 优化CAN节点位时序以适应数字 隔离器传播延迟 作者：Conal Watterson博士，ADI公司高级应用工程师 控制器局域网(CAN)采用ISO 11898标准，广泛用于工业和 汽车应用中。CAN协议(比如DeviceNet或CANOpen)依赖内 置的差错校验和差分信号功能。电流隔离可进一步增强鲁 棒性，提供对高压瞬变的抵抗能力，代价是更长的传播延 迟。CAN节点的最佳配置则保证，即便存在隔离，也能具 图2. 存在传播延迟时的仲裁 有最大数据速率和距离。 传播延迟补偿 为什么传播延迟很重要 为了补偿隔离引起的传播延迟，可调节特定的CAN控制器 传播延迟可能会影响并发传输和节点间的仲裁。冲裁依赖 参数。首先为CAN控制器时钟设置波特率预分频器(BRP) 于CAN信号；逻辑0表示“主动”(总线间存在差分电压) ，逻 值，该值定义划分位时间的“时间量子”(TQ) 。它们适用于3 辑1表示“被动”(全部输出变为高阻抗) ，意味着主动位将覆 或4段，如图2所示；一个用来同步，另外数个用于传播延 盖被动位。发射期间，所有节点均会监控总线；而当它们 迟(PROP)以及相位段1和2(PS1和PS2) 。PS2和总TQ表示采 发送被动位，允许另一个节点赢得仲裁时，如果出现传播 样点位置。 延迟，则会停止监控(图1中的节点A) 。 第1步：匹配时钟、预分频器和数据速率 对于给定的数据速率来说，第一步是检查如何组合时钟和 BRP ，才能让TQ为整数。1 Mbps示例如表1所示。该例采用 ADI ADSP-BF548 Blackn®微处理器，内置CAN控制器。采 用典型系统时钟(fsclk)值，TQ整数值以粗体显示(用于1 Mbps 的有效时钟/BRP组合)。 图1. 两个节点间的仲裁 传播延迟不可过大，否则可能在其他节点传播主动状态之 前监控总线状态。对于图2 中的节点A和节点B ，往返时间 很关键；该时间等于T 加T ，或者两倍于电缆和收 PropAB PropBA 发器造成的延迟时间，包括隔离(如有) 。相比光耦合器， 数字隔离器可降低传播延迟，但系统允许的总传播延迟是 固定的，因此加入隔离可能会缩短最大电缆距离。 表1. 用于1 Mbps的时钟和BRP组合 MS-2678 第2步：位段配置 图4 中的ADI ADM3053集成CAN收发器、数字隔离器和隔离 下一步是定义位段，并将采样点设得尽可能晚。对于表1 式电源。250 ns环路延迟包括隔离器延迟(两个节点为500 ns)。 中的每个有效选项，SYNC段必须允许有一个TQ