汽车CAN总线采样点和采样率详解

写在前面

本篇文章主要讲解在汽车电子中CAN总线采样率的相关知识点，内容涉及CAN波特率、采样点、时间份额、同步跳转宽度以及采样率的计算。

若有相关问题，欢迎评论沟通，共同进步。(*^▽^*)

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1、CAN波特率

CAN波特率常规分为250kbps和500kbps，本文章主要以这两个波特率为例进行说明。

2、CAN的标称位时间

CAN的标称位时间（Nominal bit timing）可以分为四个段：同步段、传播时间段、相位缓冲段1和相位缓冲段2。

标称位=同步段+传播时间段+相位缓冲段1+相位缓冲段2

下面将分别进行说明：

同步段（SYNCHRONIZATION SEGMENT，SYNC_SEG—SS）：用于实现时序调整，总线上各个节点的跳变沿产生在同步段内，通常为1个Tq（固定值）；

传播时间段（PROPAGATION TIME SEGMENT，PROP_SEG—PTS）：用于补偿网络上的物理延迟时间。这些延迟时间包含信号在总线上的传输延迟和CAN节点内部的处理延迟。传播段保证了2倍的信号在总线上的延迟时间；

相位缓冲段1（PHASE BUFFER SEGMENT1，PHASE_SEG1—PBS1）和相位缓冲段2（PHASE BUFFER SEGMENT2，PHASE_SEG2—PBS2）：用于补偿跳变沿的相位误差，其长度会在重同步的实现过程中延长或缩短。

其中：

BS1=PTS+PBS1

BS2=PBS2

BS1＞BS2≥SJW

通常情况下，采样点位于相位缓冲段1的结尾。由于相位缓冲段1和相位缓冲段2可以根据实际情况进行延长或缩短，所以采样点也会随之变化。

3、采样点（SAMPLE POINT）

采样点是读取总线电平，并将读到的电平作为相应位值的点。

根据CAN协议用户采样模式可以设置为1个采样点或3个采样点。

在1个采样点采样模式下，采样点在PHASE_SEG1的末尾。

在3个采样点采样模式下，再多取另外两个的采样点，间隔为一个Tq，最后一个采样点也在PHASE_SEG1的末尾。如下图所示：

1个采样点：

3个采样点：

4、时间份额（Time quantum,Tq）

CAN控制器的最小时间周期称作时间份额（Time quantum，简称Tq），它是通过MCU芯片的晶振周期分频得到。传输一个bit位由若干个Tq组成。

Tq = 1 / f(CAN)

也就是一个tq等于CAN的时钟的倒数。

5、同步跳转宽度（SJW）

同步跳转宽度SJW（Synchronization Jump Width）并不是标称位时间的一部分，主要是用来限定延长PHASE_SEG1或者缩短PHASE_SEG2的最大宽度。其中：

BS1=PTS+PBS1

BS2=PBS2

BS1＞BS2≥SJW

6、采样率计算

采样点的理论值计算公式：

sample=（1+BS1）/（1+BS1+BS2）*100%

但是在实际应用过程中，GD32A103xxxx的理论值和实测值有1个Tq的误差，所以实测值计算公式：

sample=（1+BS1-1）/（1+BS1+BS2）*100%= BS1 /（1+BS1+BS2）*100%

7、举例说明