芯力特CAN?FD收發(fā)器芯片SIT1044低環(huán)路延時特性更有利于長距離傳輸

芯力特自主研發(fā)的SIT1044芯片是一款應(yīng)用于CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的高性能CAN FD收發(fā)器芯片,可應(yīng)用于卡車、公交、小汽車、工業(yè)控制等領(lǐng)域，總線耐壓達(dá)到±40V，支持5Mbps CAN FD靈活數(shù)據(jù)速率，具有在總線與CAN協(xié)議控制器之間進(jìn)行差分信號傳輸?shù)哪芰Α?/span>

環(huán)路延時是指從TXD輸入的數(shù)字信號被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬總線信號，同時總線收發(fā)器監(jiān)控總線，將模擬總線信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號從RXD輸出的過程，如下圖所示：

對比目前市面上幾家進(jìn)口公司的同類芯片的環(huán)路延時數(shù)據(jù)，如下表所示：（以下數(shù)據(jù)在相同環(huán)境下測試）

由以上實(shí)測測試數(shù)據(jù)可得知，芯力特公司SIT1044的實(shí)測環(huán)路延時時間要小于A公司和B公司同類產(chǎn)品。

更低的環(huán)路延時時間在實(shí)際應(yīng)用時可以使通信距離變長。下面我們以1Mbps波特率下的應(yīng)用為例，對CAN總線信號延時做簡要分析。以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀為例，從結(jié)構(gòu)上看分成7段，分別為起始段、仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段、CRC校驗(yàn)段、ACK應(yīng)答段、幀結(jié)束，如下圖所示：

ACK段長度為2個位，包含應(yīng)答間隙（ACK SLOT）和應(yīng)答界定符（ACK DELIMITER）。在應(yīng)答場里，發(fā)送站發(fā)送兩個“隱性”位。當(dāng)接收器正確地接收到有效的報(bào)文，接收器就會在應(yīng)答間隙（ACK SLOT）期間（發(fā)送ACK信號）向發(fā)送器發(fā)送一“顯性”的位以示應(yīng)答。發(fā)送節(jié)點(diǎn)檢測到總線呈顯性狀態(tài)時，就認(rèn)為有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了有效地應(yīng)答并且自己所發(fā)出的幀是正常的。

CAN網(wǎng)絡(luò)通信位定時參數(shù)如下圖：

CAN總線通信中每一位的時間由4部分組成，即同步段、傳播段、相位緩沖段1、相位緩沖段2，劃分為3段。

同步段：用于總線諸節(jié)點(diǎn)之間的同步；

時間段1：由傳播段與相位緩沖段1組成，傳播段用于補(bǔ)償信號的物理傳播延時；

時間段2：即相位緩沖段2，相位緩沖段1和相位緩沖段2用于補(bǔ)償沿的相位誤差。

在時間控制器設(shè)計(jì)中，通過調(diào)整時間段1、時間段2的值可以改變對總線傳播延時的補(bǔ)償時間。

發(fā)送節(jié)點(diǎn)在發(fā)完CRC場后，會發(fā)出一位應(yīng)答間隙（ACK SLOT）,在這一位的時間內(nèi)，接收節(jié)點(diǎn)應(yīng)該輸出顯性位作為回應(yīng)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)如果在應(yīng)答間隙內(nèi)沒有檢測到有效的顯性位，則會判定總線錯誤，所以限制CAN總線系統(tǒng)信號傳播延時上限的根本條件就是必須確保發(fā)送節(jié)點(diǎn)在應(yīng)答間隙內(nèi)接收到有效的應(yīng)答信號。

為滿足這一根本條件，以1Mbit/S，單點(diǎn)采樣模式為例，依據(jù)采樣點(diǎn)在設(shè)置同步段、時間段1、時間段2內(nèi)的前后變化，當(dāng)設(shè)置為75%位寬度時（即采樣點(diǎn)位于距位起始的75%位寬度，為750ns），在應(yīng)答間隙要使得發(fā)送節(jié)點(diǎn)采集到有效的顯性位，理論上來講，必須滿足整個信號傳播延時小于750ns。即隔離期間、總線驅(qū)動器、線纜等的延時綜合小于750ns才能保證應(yīng)答有效。

對于CAN網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)之間通信的傳播延時情況，如下圖所示，t2、t5為收發(fā)器環(huán)路延時，t3、t6為隔離延時（磁耦隔離方式，延時時間在3~5ns）、t4、t7為CAN控制器處理延時（通常情況下，延時在納秒級以下，可以忽略不計(jì)），t1為線纜傳輸延時。

以節(jié)點(diǎn)A發(fā)送，節(jié)點(diǎn)B接收為例，從CAN報(bào)文發(fā)出開始，到接收到ACK應(yīng)答，整個應(yīng)答回路延時為T總=（t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7）*2，期間報(bào)文經(jīng)過了4次隔離及收發(fā)器，兩次線纜；

由以上公式可知，整個應(yīng)答回路延時T總=（t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7）*2≤750ns，取T總=750ns，假設(shè)t3+t4+t6+t7=25ns，則t1+t2+t5=300ns，即t1=300-（t1+t2），所以可以得知t1+t2的值越小，t1的值就越大，在相同線纜材質(zhì)的情況下，線纜就越長即傳輸距離更遠(yuǎn)；故低環(huán)路延時的芯力特芯片SIT1044較上述兩家進(jìn)口公司同類芯片更有利于長距離傳輸。

此外降低應(yīng)答回路延時時間，可以選擇性能較好的CAN FD控制器、使用磁耦隔離收發(fā)器以及使用標(biāo)準(zhǔn)線纜，禁止使用電話線、網(wǎng)線等線徑較小的線纜，必要時可選擇較好材質(zhì)的導(dǎo)線。