CAN總線(xiàn)是如何完成信號(hào)同步的？

CAN 控制器根據(jù)兩根線(xiàn)上的電位差來(lái)判斷總線(xiàn)電平?？偩€(xiàn)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(guò)使總線(xiàn)電平發(fā)生變化，將消息發(fā)送給接收方。

顯性電平對(duì)應(yīng)邏輯 0，CAN_H 和 CAN_L 之差為 2.5V 左右。而隱性電平對(duì)應(yīng)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(xiàn)上才為隱性電平(顯性電平比隱性電平更強(qiáng))。

CAN總線(xiàn)是采用NRZ(Non-Return to Zero)方法進(jìn)行通訊的，這種通信有一種不好的地方，就是各個(gè)位的開(kāi)頭或者結(jié)尾都沒(méi)有附加同步信號(hào)。CAN總線(xiàn)在長(zhǎng)距離運(yùn)輸中，由于發(fā)送單元和接收單元存在的時(shí)鐘頻率誤差及傳輸路徑上的相位延遲等，都會(huì)引起同步偏差。這就導(dǎo)致信息傳輸不穩(wěn)定，信號(hào)質(zhì)量有問(wèn)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(lái)使二者電平傳輸能達(dá)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(shí)序。

位時(shí)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(chēng)為位速率。一個(gè)位可分為 4 段。

? 同步段(SS)

? 傳播時(shí)間段(PTS)

? 相位緩沖段 1(PBS1)

? 相位緩沖段 2(PBS2)

這些段又由可稱(chēng)為 Time Quantum(以下稱(chēng)為 Tq)的最小時(shí)間單位構(gòu)成。

1 位分為 4 個(gè)段，每個(gè)段又由若干個(gè) Tq 構(gòu)成，這稱(chēng)為位時(shí)序。

1 位由多少個(gè) Tq 構(gòu)成、每個(gè)段又由多少個(gè) Tq 構(gòu)成等，可以任意設(shè)定位時(shí)序。通過(guò)設(shè)定位時(shí)序，多個(gè)單元可同時(shí)采樣，也可任意設(shè)定采樣點(diǎn)。各段的作用和 Tq 數(shù)如下圖：

一個(gè)位的構(gòu)成如下：

看了上述位時(shí)序的介紹，我們?cè)賮?lái)看兩種同步的方法。

硬件同步

接收單元在總線(xiàn)空閑狀態(tài)檢測(cè)出幀起始時(shí)進(jìn)行的同步調(diào)整，在檢測(cè)出邊沿的地方不考慮SJW的值而認(rèn)為是SS段。硬件同步的過(guò)程如下圖所示：

再同步

在接收過(guò)程中檢測(cè)出總線(xiàn)上的電平變化時(shí)進(jìn)行的同步調(diào)整。

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

調(diào)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(gè)位中只進(jìn)行一次同步調(diào)整。

(2) 只有當(dāng)上次采樣點(diǎn)的總線(xiàn)值和邊沿后的總線(xiàn)值不同時(shí)，該邊沿才能用于調(diào)整同步。

(3) 在總線(xiàn)空閑且存在隱性電平到顯性電平的邊沿時(shí)，則一定要進(jìn)行硬件同步。

(4) 在總線(xiàn)非空閑時(shí)檢測(cè)到的隱性電平到顯性電平的邊沿如果滿(mǎn)足條件

(1)和(2)，將進(jìn)行再同步。但還要滿(mǎn)足下面條件。

(5) 發(fā)送單元觀測(cè)到自身輸出的顯性電平有延遲時(shí)不進(jìn)行再同步。

(6) 發(fā)送單元在幀起始到仲裁段有多個(gè)單元同時(shí)發(fā)送的情況下，對(duì)延遲邊沿不進(jìn)行再同步。

來(lái)源：山海青鳥(niǎo)

　審核編輯：湯梓紅