CAN バスビットタイミング計算ツール
特定のボーレートとサンプルポイントについて、プリスケーラー、時間量子、同期セグメント、伝播セグメント、フェーズバッファセグメントを含むCANバスのビットタイミングパラメーターを計算します
公式
仕組み
この計算機は、自動車および産業用ネットワークのCANバスビットタイミングパラメータを決定します。組込みエンジニアや自動車システム設計者は、これを使用してISO 11898-1 (CAN 2.0) およびISO 11898-2 (高速物理層) 仕様に従ってCANコントローラーを構成します。ビットタイムは、Sync_Seg (常に1 TQ)、Prop_Seg (伝搬遅延補償のため1～8 TQ)、Phase_Seg1 (1-8 TQ)、Phase_Seg2 (1-8 TQ) の4つのセグメントに分かれています。バスレベルを読み取るサンプルポイントは、ISO 11898-1:2015 セクション11.3.1.1（道路車両—コントローラーエリアネットワーク—パート1：データリンク層と物理信号）およびISO 11898-2:2016（物理媒体接続層）に従って、ビット時間の75〜87.5％に配置する必要があります。CAN FD タイミングは ISO 11898-1:2015 修正第 1 条に規定されています。500 kbps ネットワーク (最も一般的な車載レート) の場合、ビットタイムは 2 マイクロ秒です。80 MHz のクロックとビットあたり 8 ～ 16 の時間量子では、プリスケーラーの値は 10 ～ 20 の範囲で実現できます。CAN FD では、データフェーズの速度が 2 ～ 8 Mbps に拡張されるため、70～ 80% のサンプルポイントとより厳しい発振器許容誤差（従来の CAN では 0.5% に対して 0.1%）が必要になります。
計算例
車体制御モジュールでは、80 MHz CANクロックを搭載したS32K144マイクロコントローラを使用して500 kbpsでCAN通信を行う必要があります。ISO 11898-1 のタイミング要件によると、ビットタイム = 1/500000 = 2 マイクロ秒です。微調整ではビットあたり 16 TQ を目標とします。タイムクォンタム = 2 マイクロ秒/16 = 125 ナノ秒。プリスケーラー = 80 メガヘルツ x 125 ナノ秒 = 10。87.5% サンプルポイントのセグメント割り当て:Sync_Seg = 1 TQ、Prop_Seg = 5 TQ、Phase_Seg1 = 8 TQ、Phase_Seg2 = 2 TQ。サンプルポイント = (1 + 5 + 8)/16 = 87.5%。SJW (同期ジャンプ幅) = 最小 (位相_Seg1、Phase_Seg2、4) = 2 TQ、ビットあたり +/-250 ns の再同期が可能です。この構成では、伝搬遅延が 5 ns/m で最大 100 メートルのネットワークをサポートします。
実践的なヒント
- ✓ISO 11898-2に従い、伝搬遅延に対応するため、40メートル未満のネットワークには87.5％のサンプルポイントを使用し、40〜500メートルのネットワークでは75％に減らします。
- ✓SJW（同期ジャンプ幅）を最大許容値（通常は1〜4 TQ）に設定して、Bosch CAN仕様に従って発振器のドリフトを最大 1.58% まで許容します
- ✓データ位相が 2 Mbps の CAN FD では、トランシーバーの伝搬遅延が 150 ns 未満（TJA1042 ファミリ）を使用し、スタブの長さは 30 cm 未満に抑えます。
よくある間違い
- ✗ノード間でビットタイミングの不一致を使用すると、1 TQ の差でもサンプルポイントの不一致が発生し、バス長が 20 メートルを超えるとエラーフレームが 10 ～ 50 倍に増加します
- ✗サンプルポイントを 90% 以上に設定すると、ISO 11898-1 に違反し、Phase_Seg2 が不十分なため、マルチノードネットワークで 5-15% のエラー率が発生します。
- ✗発振器の許容誤差を無視すると、セラミック発振器 (0.5% 精度) はケーブル長が50メートルを超えると故障しますが、水晶 (20 ppm) は1kmの全範囲に対応します。
よくある質問
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