控制器局域網(wǎng)（CAN）根據(jù)ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)化，廣泛用于工業(yè)和汽車應(yīng)用。諸如DeviceNet或CANOpen之類的CAN協(xié)議依賴于內(nèi)置的錯(cuò)誤檢查和差分信號。電流隔離可以進(jìn)一步增強(qiáng)魯棒性，以增加傳播延遲為代價(jià)提供對高壓瞬變的抗擾度。CAN節(jié)點(diǎn)的最佳配置即使在存在隔離的情況下也能實(shí)現(xiàn)最大的數(shù)據(jù)速率和距離。

為什么傳播延遲很重要

傳播延遲會影響節(jié)點(diǎn)之間的并發(fā)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(jié)點(diǎn)在傳輸時(shí)監(jiān)控總線，如果在傳輸隱性位時(shí)發(fā)生這種情況，則停止，從而允許另一個(gè)節(jié)點(diǎn)贏得仲裁（圖 1 中的節(jié)點(diǎn) A）。

圖1.兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的仲裁。

傳播延遲不能太大，否則可以在其他節(jié)點(diǎn)主狀態(tài)傳播之前監(jiān)視總線狀態(tài)。對于圖 2 中的節(jié)點(diǎn) A 和 B，往返時(shí)間至關(guān)重要，T普羅普加 T道具，或通過電纜和收發(fā)器的兩倍延遲，包括隔離（如果存在）。與光耦合器相比，數(shù)字隔離器降低了傳播延遲，但系統(tǒng)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(bǔ)償傳播延遲

為了補(bǔ)償隔離增加的傳播延遲，可以調(diào)整特定的CAN控制器參數(shù)。首先，為CAN控制器時(shí)鐘設(shè)置波特率預(yù)分頻器（BRP）值，定義位時(shí)間劃分為的“時(shí)間量程”（TQ）。它們適合 3 或 4 個(gè)段，如圖 2 所示;一個(gè)用于同步，幾個(gè)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(diǎn)的位置。

第 1 步：匹配時(shí)鐘、預(yù)分頻器和數(shù)據(jù)速率

給定數(shù)據(jù)速率的第一步是檢查時(shí)鐘和BRP的哪些組合允許整數(shù)TQ。表1顯示了ADI公司內(nèi)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(tǒng)時(shí)鐘 （fsclk） 值，TQ 的整數(shù)以粗體顯示（1 Mbps 的有效時(shí)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(shè)置采樣點(diǎn)。對于表 1 中的每個(gè)有效選項(xiàng)，SYNC 段必須允許一個(gè) TQ，并且 TSEG2 （PS2） 段必須適應(yīng) CAN 控制器處理時(shí)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(diǎn)可能為1 Mbps。除 5 TQ 外，所有配置的采樣點(diǎn)都至少為 85%，但最佳采樣點(diǎn)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(jì)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(fā)器/隔離器可能達(dá)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(fā)器、數(shù)字隔離器和隔離電源。250 ns的環(huán)路延遲包括隔離器（兩個(gè)節(jié)點(diǎn)為500 ns）。假設(shè)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(jù) 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(jié)點(diǎn)。

結(jié)論

控制器局域網(wǎng)（CAN）根據(jù)ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)化，廣泛用于工業(yè)和汽車應(yīng)用。諸如DeviceNet或CANOpen之類的CAN協(xié)議依賴于內(nèi)置的錯(cuò)誤檢查和差分信號。電流隔離可以進(jìn)一步增強(qiáng)魯棒性，以增加傳播延遲為代價(jià)提供對高壓瞬變的抗擾度。CAN節(jié)點(diǎn)的最佳配置即使在存在隔離的情況下也能實(shí)現(xiàn)最大的數(shù)據(jù)速率和距離。

審核編輯：郭婷