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CAN 버스 비트 타이밍 계산기

주어진 전송 속도 및 샘플 포인트에 대해 프리스케일러, 타임 퀀타, 싱크 세그먼트, 전파 세그먼트, 위상 버퍼 세그먼트를 포함한 CAN 버스 비트 타이밍 파라미터 계산

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공식

tq = 1/(f_clk/BRP); NBT = SS + PROP + BS1 + BS2

tq— 타임 퀀텀 (ns)

BRP— 보드 레이트 프리스케일러

NBT— 공칭 비트 타임 (TQ) (tq)

SS— 동기화 세그먼트 (1tq) (tq)

BS1— 페이즈 버퍼 세그먼트 1 (tq)

BS2— 페이즈 버퍼 세그먼트 2 (tq)

작동 방식

이 계산기는 자동차 및 산업 네트워크의 CAN 버스 비트 타이밍 파라미터를 결정합니다.임베디드 엔지니어와 자동차 시스템 설계자는 이를 사용하여 ISO 11898-1 (CAN 2.0) 및 ISO 11898-2 (고속 물리 계층) 사양에 따라 CAN 컨트롤러를 구성합니다.비트 타임은 Sync_Seg (항상 1TQ), Prop_Seg (전파 지연 보정을 위한 1~8TQ), Phase_Seg1 (1-8TQ) 및 Phase_Seg2 (1~8TQ) 의 4개의 세그먼트로 나뉩니다.버스 레벨을 읽는 샘플 포인트는 ISO 11898-1:2015 섹션 11.3.1.1 (도로 차량 — 컨트롤러 영역 네트워크 — 파트 1: 데이터 링크 계층 및 물리적 신호 처리) 및 ISO 11898-2:2016 (물리적 매체 연결 계층) 에 따라 비트 타임의 75~ 87.5% 에 위치해야 합니다.CAN FD 타이밍은 ISO 11898-1:2015 수정안 1에 명시되어 있습니다.500kbps 네트워크 (가장 일반적인 자동차 속도) 의 경우 비트 타임은 2마이크로초입니다.80MHz 클록과 비트당 8-16시간 퀀타를 사용할 경우 달성 가능한 프리스케일러 값의 범위는 10~20입니다.CAN FD는 데이터 단계에서 속도를 2~8Mbps로 확장하므로 70~ 80% 의 샘플 포인트와 더 엄격한 오실레이터 허용 오차 (기존 CAN의 경우 0.1% 대 0.5%) 가 필요합니다.

계산 예제

자동차 차체 제어 모듈에는 80MHz CAN 클록이 장착된 S32K144 마이크로컨트롤러를 사용하여 500kbps의 CAN 통신이 필요합니다.ISO 11898-1 타이밍 요구 사항에 따름: 비트 시간 = 1/500000 = 2마이크로초.미세 조정을 위해서는 비트당 16TQ를 목표로 하십시오.타임 퀀텀 = 2초/16 = 125ns입니다.프리스케일러 = 80메가헤르츠 x 125ns = 10.87.5% 샘플 포인트에 대한 세그먼트 할당: Sync_Seg = 1 TQ, Prop_Seg = 5 TQ, Phase_Seg1 = 8 TQ, Phase_Seg2 = 2 TQ.샘플 포인트 = (1 + 5 + 8)/16 = 87.5%.SJW (동기화 점프 너비) = 최소 (Phase_Seg1, Phase_Seg2, 4) = 2TQ이므로 비트당 +/-250ns의 재동기화가 가능합니다.이 구성은 5ns/m의 전파 지연으로 최대 100미터의 네트워크를 지원합니다.

실용적인 팁

✓ISO 11898-2에 따라 전파 지연을 수용하기 위해 40미터 미만의 네트워크에는 87.5% 의 샘플 포인트를 사용하고 40-500미터 네트워크에서는 75% 로 줄입니다.
✓SJW (동기화 점프 폭) 를 허용된 최대값 (일반적으로 1~4TQ) 으로 설정하여 Bosch CAN 사양에 따라 최대 1.58% 의 오실레이터 드리프트를 견딜 수 있습니다.
✓2Mbps 데이터 페이즈의 CAN FD의 경우 트랜시버 전파 지연 <150ns (TJA1042 제품군) 를 사용하고 스터브 길이를 30cm 미만으로 유지하십시오.

흔한 실수

✗노드 간 비트 타이밍 불일치 사용 - 1TQ 차이로도 샘플 포인트 불일치가 발생하여 20미터 이상의 버스 길이에서 오류 프레임이 10-50배 증가합니다.
✗샘플 포인트를 90% 이상으로 설정하면 ISO 11898-1을 위반하고 Phase_Seg2 부족으로 인해 다중 노드 네트워크에서 5-15% 의 오류율이 발생합니다.
✗오실레이터 허용 오차 무시 - 세라믹 공진기 (0.5% 정확도) 는 50m 이상의 케이블 길이에서 고장나는 반면 크리스탈 (20ppm) 은 전체 1km 범위를 지원합니다.

자주 묻는 질문

일반적인 CAN 버스 비트 레이트는 얼마입니까?

ISO 11898은 10kbps에서 1Mbps까지의 속도를 정의합니다.오토모티브 차량은 500kbps (파워트레인 CAN) 및 125kbps (바디 CAN) 를 사용합니다.산업용 네트워크는 250kbps (디바이스넷) 및 125kbps (CANopen) 를 사용합니다.CAN FD는 데이터 페이즈를 2-8Mbps로 확장하고 중재는 500kbps로 유지합니다.

시간 양자는 비트 타이밍과 어떤 관련이 있습니까?

시간 양자 (TQ) 는 프리스케일러를 통해 CAN 클록에서 파생된 가장 작은 타이밍 단위입니다. TQ = 프리스케일러/F_Can.각 비트에는 8~25TQ가 포함되어 있습니다 (일반적으로 최적의 조정을 위한 16개).80MHz 클록의 경우 프리스케일러=10인 경우 TQ=125ns가 되어 16TQ에서 2우스 비트 타임 (500kbps) 이 산출됩니다.

CAN Bus에서 샘플링 포인트가 중요한 이유는 무엇입니까?

ISO 11898-1에 따라 모든 노드가 동일한 비트 값을 읽으려면 일관된 지점에서 버스를 샘플링해야 합니다.샘플 포인트가 87.5% 이면 전파 후 신호 안정에 12.5% 의 마진을 제공합니다.너무 일찍 (75%) 하면 마진이 낭비되고, 너무 늦으면 (90% 이상) 비트 전환 중에 샘플링할 위험이 있어 100% 중재 실패가 발생합니다.

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