控制器局域網（CAN）根據ISO 11898標準化，廣泛用于工業和汽車應用。諸如DeviceNet或CANOpen之類的CAN協議依賴于內置的錯誤檢查和差分信號。電流隔離可以進一步增強魯棒性，以增加傳播延遲為代價提供對高壓瞬變的抗擾度。CAN節點的最佳配置即使在存在隔離的情況下也能實現最大的數據速率和距離。

為什么傳播延遲很重要

傳播延遲會影響節點之間的并發傳輸和仲裁。仲裁依賴于CAN信號;邏輯0是“顯性”（總線之間的差分電壓），邏輯1是“隱性”（所有輸出高阻抗），這意味著顯性位將覆蓋隱性位。所有節點在傳輸時監控總線，如果在傳輸隱性位時發生這種情況，則停止，從而允許另一個節點贏得仲裁（圖 1 中的節點 A）。

圖1.兩個節點之間的仲裁。

傳播延遲不能太大，否則可以在其他節點主狀態傳播之前監視總線狀態。對于圖 2 中的節點 A 和 B，往返時間至關重要，T普羅普加 T道具，或通過電纜和收發器的兩倍延遲，包括隔離（如果存在）。與光耦合器相比，數字隔離器降低了傳播延遲，但系統中允許的總傳播延遲是固定的，因此增加隔離可能會縮短最大電纜距離。

圖2.具有傳播延遲的仲裁。

補償傳播延遲

為了補償隔離增加的傳播延遲，可以調整特定的CAN控制器參數。首先，為CAN控制器時鐘設置波特率預分頻器（BRP）值，定義位時間劃分為的“時間量程”（TQ）。它們適合 3 或 4 個段，如圖 2 所示;一個用于同步，幾個用于傳播延遲 （PROP） 和相位段 1 和 2（PS1 和 PS2）。PS2 和總 TQ 決定了采樣點的位置。

第 1 步：匹配時鐘、預分頻器和數據速率

給定數據速率的第一步是檢查時鐘和BRP的哪些組合允許整數TQ。表1顯示了ADI公司內置CAN控制器的ADIC公司ADSP-BF1 Blackfin微處理器的548 Mbps示例。使用典型的系統時鐘 （fsclk） 值，TQ 的整數以粗體顯示（1 Mbps 的有效時鐘/BRP 組合）。?

步驟 2：位段配置

下一步是定義位段并盡可能晚地設置采樣點。對于表 1 中的每個有效選項，SYNC 段必須允許一個 TQ，并且 TSEG2 （PS2） 段必須適應 CAN 控制器處理時間（BF1 為 <548 TQ，只要 BRP > 4）。TSEG1 （PROP + PS1） 最大為 16 TQ。

圖3顯示了ADSP-BF548的可能配置，最新的采樣點可能為1 Mbps。除 5 TQ 外，所有配置的采樣點都至少為 85%，但最佳采樣點為 10 TQ，要求 fsclk = 50 MHz，BRP = 5。

圖3.可能的 BF548 位段，用于 1 Mbps 的最大傳播延遲。

步驟 3：計算總線長度

最后一步是確定最佳配置下的最大傳播延遲，并確定所選CAN收發器/隔離器可能達到的電纜長度。對于圖900所示的處理器最佳配置，可能的最大傳播延遲為3 ns。

圖3053所示的ADI公司ADM4集成了CAN收發器、數字隔離器和隔離電源。250 ns的環路延遲包括隔離器（兩個節點為500 ns）。假設電纜傳播延遲為 5 ns/m，這意味著 BF40 的總線長度為 1 米（根據 ISO 11898 的最大值為 548 Mbps）。

圖4.采用集成ISO電源的ADM3053的隔離CAN節點。

結論

控制器局域網（CAN）根據ISO 11898標準化，廣泛用于工業和汽車應用。諸如DeviceNet或CANOpen之類的CAN協議依賴于內置的錯誤檢查和差分信號。電流隔離可以進一步增強魯棒性，以增加傳播延遲為代價提供對高壓瞬變的抗擾度。CAN節點的最佳配置即使在存在隔離的情況下也能實現最大的數據速率和距離。

審核編輯：郭婷