STM32中CAN波特率的计算

本文详细介绍了如何使用STM32控制板计算CAN总线的波特率,通过具体公式和参数设置,确保CAN通信的稳定性和效率。同时,遵循CiA推荐的采样点设置,以提高通信质量。

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车辆使用的250K 的波特率,使用STM32制作的控制板中的CAN波特率的计算

波特率=APB1Clock/(1+CAN_BS1+CAN_BS2)/CAN_Prescaler

(PS:CAN_SJW表示重新同步跳跃宽度,不参与波特率的计算,其值可以编程为1到4个时间单元,表示该总线对波特率范围的容差度。公式中1表示同步段固定为一个单位时间。)

APB1Clock=36Mhz,CAN_BS1=3,CAN_BS2=5,CAN_Prescaler=16

     36000k/9/16=250k/s

另外,尽可能地把采样点设置为CiA推荐的值:

CiA波特率
75%>800K
80%>500K
87.5%<=500K

CiA计算方式:(1+CAN_BS1)/(1+CAN_BS1+CAN_BS2)

采样点设置的影响:采样点设置的符合表格中的范围,CAN通信会更稳定。

CAN位时间组成 取决于配置的“原子”时间单位称为时间量子(tq) - 这些时间量子的倍数。时间量程长度来自比特率预分频器和使用的振荡器频率。
CAN位时间逻辑上分为四个段。同步段总是长度为1 tq。后面的传播段和相位段1对于用户是不可区分的。它被配置为一个值。第四部分是相位段2.在两个相位段之间,定位采样点。如果位定时设置将采样点移动到位的结尾,则传播段被放大,以便可以实现更长的网络。如果采样点在另一个方向配置,则重新同步功能会增加。
所有连接的CAN节点的采样点应该相同。然而,在实践中,如果采样点区别不大就足够了。汽车行业为SAE J2284系列中的位定时设置指定了一些建议。对于CANopen网络,应使用CiA 301中给出的建议。采样点应为位时间的87.5%。对于大多数指定的比特率,允许85%至90%的范围。当然,公差范围越大,网络的最大可能长度越短。

<think>嗯,用户问的是CAN波特率计算公式。首先我得回忆一下CAN总线的基本知识,波特率涉及到通信的速率,也就是每秒传输的位数。波特率计算应该和总线上的时钟频率以及分频系数有关。 我记得CAN控制器通常使用系统时钟,然后通过分频得到时间量子(Time Quantum,Tq)。波特率是每秒传输的位,所以波特率等于1位的时间的倒数。而每个位的时间由若干个Tq组成,比如标准CAN里一个位时间可能分为4个段:同步段、传播段、相位缓冲段1和相位缓冲段2,但具体分法可能因控制器而异。 关键点应该是波特率 = 系统时钟频率 / (分频系数 × 位时间总Tq数)。比如,系统时钟是16MHz,分频系数是4,每个位用16个Tq,那么波特率就是16MHz / (4×16) = 250kbps。不过可能不同的控制器有不同的分频设置方式,比如有的分频系数可能包括预分频器和各段的时间量子数之和。 我需要确认分频系数和位时间总Tq数的关系。比如,预分频器将系统时钟分频得到Tq的时钟,然后每个位的时间由同步段(通常1Tq)加上其他段的总和,比如传播段和相位缓冲段的总Tq数。所以总Tq数就是1 + Tprop + Tseg1 + Tseg2之类的?或者不同的命名方式? 比如,有的资料里位时间由三个部分组成:Sync_Seg(固定1Tq)、Prop_Seg、Phase_Seg1和Phase_Seg2。总Tq数为1 + Prop_Seg + Phase_Seg1 + Phase_Seg2。这时候波特率计算公式应该是系统时钟分频后的Tq频率除以总Tq数。 所以波特率 = Fclk / (Prescaler × (1 + Tprop + Tseg1 + Tseg2))。这可能更准确。但不同的资料可能有不同的术语,需要统一一下。 用户可能需要具体的公式以及每个参数的意义。比如Prescaler是预分频系数,后面的是每个位包含的Tq数目。例如,系统时钟Fclk,分频后得到每个Tq的周期是Prescaler / Fclk,所以每个位的时间是总Tq数 × Tq周期,波特率就是1 / (总Tq数 × Tq周期) = Fclk / (Prescaler × 总Tq数)。 所以公式应该是: $$ \text{Baud Rate} = \frac{F_{\text{clk}}}{\text{Prescaler} \times (\text{Sync\_Seg} + \text{Prop\_Seg} + \text{Phase\_Seg1} + \text{Phase\_Seg2})} $$ 其中Sync_Seg通常固定为1Tq,所以总Tq数是1 + Prop_Seg + Phase_Seg1 + Phase_Seg2。 但有时候可能Phase_Seg1和 Phase_Seg2被合并成两个部分,所以可能总Tq数是Sync_Seg(1) + Prop_Seg + Phase_Seg1 + Phase_Seg2。例如,假设Sync_Seg=1,Prop_Seg=2,Phase_Seg1=3,Phase_Seg2=2,总Tq数是8,那么波特率就是Fclk/(Prescaler*8)。 需要举一个例子,比如Fclk=16MHz,Prescaler=4,总Tq=8,那么波特率是16e6/(4*8)=500e3=500kbps。 另外,需要注意CAN总线允许的波特率误差范围,通常不超过±1%。所以在配置时需要选择合适的Prescaler和Tq数,使得实际波特率尽可能接近目标值。 可能还需要说明同步段的作用,以及传播段和相位缓冲段的作用,比如传播段用于补偿物理延迟,相位缓冲段用于调整同步。 总结起来,波特率计算的核心公式是系统时钟除以(预分频系数乘以每个位的总Tq数)。用户可能需要知道如何调整这些参数来达到所需的波特率,同时满足误差要求。</think>CAN总线波特率计算公式与系统时钟、分频系数及位时间分段相关,以下是分步说明: --- ### **1. 核心公式** $$ \text{Baud Rate} = \frac{F_{\text{clk}}}{\text{Prescaler} \times (\text{Sync\_Seg} + \text{Prop\_Seg} + \text{Phase\_Seg1} + \text{Phase\_Seg2})} $$ **参数解释**: - **$F_{\text{clk}}$**:CAN控制器的系统时钟频率(如16MHz)。 - **Prescaler**:预分频系数,将系统时钟分频为时间量子(Tq)。 - **Sync_Seg**:同步段,固定为1个Tq。 - **Prop_Seg**:传播段,补偿信号物理延迟。 - **Phase_Seg1 & Phase_Seg2**:相位缓冲段,用于同步调整。 --- ### **2. 位时间组成** 一个CAN位时间由以下分段构成(单位:Tq): $$ \text{Total Tq} = \text{Sync\_Seg} + \text{Prop\_Seg} + \text{Phase\_Seg1} + \text{Phase\_Seg2} $$ - **Sync_Seg**:固定为1Tq。 - **Prop_Seg + Phase_Seg1**:至少占位时间的60%。 - **Phase_Seg2**:至少2Tq。 --- ### **3. 计算步骤** 1. **确定目标波特率**(如500kbps)。 2. **选择Prescaler**:根据系统时钟和目标波特率初步估算。 3. **分配Tq分段**:满足同步和补偿需求,总Tq通常为8~25。 4. **验证公式**:代入参数计算实际波特率,误差需≤±1%。 --- ### **4. 实例计算** 假设: - $F_{\text{clk}} = 16\text{MHz}$,目标波特率=500kbps。 - 设置Prescaler=4,总Tq=8(Sync_Seg=1,Prop_Seg=2,Phase_Seg1=3,Phase_Seg2=2)。 计算: $$ \text{Baud Rate} = \frac{16 \times 10^6}{4 \times 8} = 500 \times 10^3 \, \text{bps} $$ 实际波特率完全匹配目标值。 --- ### **5. 注意事项** - **误差控制**:调整Prescaler和Tq分配,确保误差在±1%内。 - **同步机制**:Phase_Seg用于补偿时钟偏差,需合理分配。 - **硬件限制**:不同CAN控制器对Tq分段的最大/最小值可能有约束。 通过灵活调整Prescaler和Tq分段,可实现精确的波特率配置。
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