CAN波特率计算的内幕(转)

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Can控制器器只需要进行少量的设置就可以进行通信,就可以像RS232/48那样使用。
其中较难设置的部分就是通信波特率的计算。CAN总线能够在一定的范围内容忍总线上CAN节点的通信波特率的偏差，这种机能使得CAN总线有很强的容错性，同时也降低了对每个节点的振荡器精度。

实际上，CAN总线的波特率是一个范围。假设定义的波特率是250KB/S，但是实际上根据对寄存器的设置，实际的波特率可能为200~300KB/S（具体值取决于寄存器的设置）。

简单介绍一个波特率的计算，在CAN的底层协议里将CAN数据的每一位时间(TBit）分为许多的时间段(Tscl)，这些时间段包括：

A． 位同步时间(Tsync)
B． 时间段1(Tseg1)
C． 时间段2(Tseg2)
其中位同步时间占用1个Tscl；时间段1占用(Tseg1+1)个Tscl；时间段2占用(Tseg2+1)个Tscl,所以CAN控制器的位时间 (TBit)就是：

TBit=Tseg1+Tseg2+Tsync=(TSEG1+TSEG2+3）*Tscl，那么CAN的波特率(CANbps)就是1/TBit。

但是这样计算出的值是一个理论值。在实际的网络通信中由于存在传输的延时、不同节点的晶体的误差等因素，使得网络CAN的波特率的计算变得复杂起来。CAN在技术上便引入了重同步的概念，以更好的解决这些问题。

这样重同步带来的结果就是要么时间段1(Tseg1)增加TSJW（同步跳转宽度SJW+1），要么时间段减少TSJW，因此CAN的波特率实际上有一个范围：
1/(Tbit+Tsjw)  ≤ CANbps ≤ 1/(Tbit-Tsjw)

CAN波特率的值四以下几个元素决定：
A． 最小时间段Tscl；
B． 时间段1 TSEG1；
C． 时间段2 TSEG2；
D． 同步跳转宽度 SJW

那么Tscl又是怎么计算的呢？
这是总总线时序寄存器中的预分频寄存器BRP派上了用场，Tscl＝（BRP+1）/FVBP。
FVBP为微处理器的外设时钟。

而TSEG1与TSEG2又是怎么划分的呢？

TSEG1与TSEG2的长度决定了CAN数据的采样点，这种方式允许宽范围的数据传输延迟和晶体的误差。其中TSEG1用来调整数据传输延迟时间造成的误差，而TSEG2则用来调整不同点节点晶体频率的误差。

但是他们由于过于灵活，而使初次接触CAN的人有点无所适从。TSEG1与TSEG2的是分大体遵循以下规则： Tseg2≥Tscl2，Tseg2≥2TSJW，Tseg1≥Tseg2

总的来说，对于CAN的波特率计算问题，把握一个大的方向就行了，其计算公式可了规结为： BitRate = Fpclk/( (BRP+1) * ((Tseg1+1)+(Tseg2+1)+1)

此外，CAN协议还允许用户指定位采样模式SAM，分别是单次采样和三次采样模式（在3个采样结果中选出1个）。在单次采样模式中，采样点是在TESG1段的末端，而三次采样模式比单次采样多取两个采样点，它们在TSEG1段的末端的前面，之间相差一个TQ。

缩写的含义如下：
NBT： 位定时
BRP： 波特率预设值
SAM： 采样模式
SJW： 同步跳转宽度
SYNC—SEG： 同步段，固定值是1
TSEG1： 位定时段1
TSEG2： 位定时段2

采样点计算
采样点在位定时中的位置完全由TSEG2决定，如果用位定时的百分数来表示采样点的位置可以用下面的方程定义：
T_sample_point = (NBT-TSEG2)/NBT *100%

这些参数是用来做什么的？
在总线同步方式中的重同步中使用。
注：
CAN总线规范中定义的同步保证了报文可以不管节点间积累的相位误差正确地译码，振荡器漂移、空间地分布在网络的节点间的传播延迟或者噪声干扰都会产生相位误差，CAN规范定义了两种类型的同步：硬同步和重同步。
     
硬同步只在报文贞的开始执行，在空闲周期后，网路中每个CAN控制器会用接收到的SYNC_SEG第一个隐性到显性跳变沿初始化它当前的位周期定时。

重 同步是在随后的报文剩余部分每接收到一个隐性到显性的跳变沿就执行一次。如果这个边沿在TSEG1中接收到，即在SYNC_SEG后但在接收器的采样点 前，接收器就会把它解释成是一个慢速的发送器发送的滞后边沿，因此接收器会将TSEG1段延长到最匹配发送器的时间。相反，若果边沿在采样点之后接收器的 SYNC_SEG前收到，即在TSEG2中，接收器会将它解释成一个快的发送器发送的下一个位周期的提前边沿，这种情况下，接收器会将TSEG2段缩短到 最匹配发送器的时间。

重同步的位间隔可以被增长或者缩短的最大TQ数量由SJW的值指定。由于CAN位周期的所有段都被量化，即由整数个TQ组成，重同步只在绝对的相位误差大于1个TQ时产生，因此，甚至在有相同振荡器基准频率的两个网络节点间，也不能确定有一个TQ同步。