CAN CANFD通信采样点原理介绍及计算测量

本文详细解析了CAN/CANFD通信中的采样点原理,强调其在网络同步中的重要性。通过公式介绍了采样点的计算,以RH850为例说明配置方法,并讨论了影响采样点误差的因素,如晶振和分频。此外,提到了基于VH6501的采样点测试方案。

概述

本文介绍了采样点原理以及计算公式、比特率和波特率的概念、晶振时钟周期和CAN时钟周期的概念,并且以RH850为例介绍如何配置采样点以及影响采样点误差的因素,以及分享了如何基于VH6501测试采样点

什么是采样点

采样点是节点判断信号逻辑电平的位置,对CAN/CAN FD总线来说极其重要,尤其是在组网的时候,多个节点要尽量保持同一个采样点。CAN/CAN FD网络在通信过程需要通过对总线电平进行采样,从而判断信号逻辑是0还是1。若网络中节点采样点不一致可能会导致同样的采样频率出现采样错误,进而使整个网络出现故障。

采样点的规则及原理

CAN 协议里将一个位时间分为同步段SS、传播段PTS、相位缓冲段1 PBS1和相位缓冲段2 PBS2。这些段又由称之为Time Quantum(以下称为Tq)的最小时间单位构成。1位由多少个Tq构成、每个段由多少个Tq构成等是可以设定的。通过设置bit时序,使得可以设定一个采样点以使总线上多个单元可同时采样,所谓采样点就是在这一时刻总线上的电平被锁存,这个锁存的电平作为位的值。采样点的位置在相位缓冲段1的结束处。

采样点示意图1

采样点示意图1

段名称 段的作用
<think> 嗯,用户这次明确询问的是CAN FD采样点的配置方法,结合之前的引用材料可以看出这是个专业性很强的汽车电子技术问题。用户应该是个汽车电子工程师或相关领域的技术人员,正在处理实际的车载网络调试工作。 从引用材料中提取的关键点很清晰:采样点配置的核心在于位时间划分和三个关键参数(同步段、相位缓冲段1和2)的设置。用户提供的资料[1][3][4]都强调了采样点通信可靠性的极端重要性,特别是多节点组网时必须保持一致。引用[5]还特别提到了CAN FD独有的第二采样点(SSP)配置问题,这显然是用户需要关注的重点。 用户可能遇到的痛点是:实际配置时如何平衡抗干扰能力和信号稳定性?尤其CAN FD高速率下的SSP设置容易受传输延迟影响。需要重点解释清楚Tq单位的意义,因为这是所有计算的基础。引用[3]给出的公式$$采样点 = \frac{同步段 + T_{BS1}}{同步段 + T_{BS1} + T_{BS2}} \times 100\%$$是核心计算方法,但用户可能更需要知道具体参数调整的影响。 注意到引用[5]提到的TDCF滤波器设置是个易错点,必须强调当Tssp小于TDCF时SSP会被强制拉长,这点在实际调试中经常引发困惑。用户没提问但可能隐含的需求是:如何验证配置后的采样点是否准确?所以最后补充了使用VH6501等工具测试的建议,这正好对应引用[3][4]的测试方案。 在回复结构上,决定按基础理论→参数设置→特殊处理(SSP)→验证方法的逻辑展开。特意把“计算公式”单独成段并加粗,因为这是用户后续自行计算时必须反复核对的步骤。最后用警告符号强调多节点一致性要求,毕竟引用[2][4]都指出这是组网故障的主要根源。 </think> CAN FD采样点的配置方法主要涉及位时间(Bit Time)的划分及关键时序参数的设定。以下是基于引用资料的详细配置步骤和要点: --- ### **1. 核心概念** - **采样点定义**:节点判断总线信号逻辑电平(显性/隐性)的位置,通常以位时间的百分比表示(如80%)。 - **位时间结构**:划分为4段(单位:Tq,时间量子): $$同步段(Sync\_Seg) + 相位缓冲段1(T_{BS1}) + 相位缓冲段2(T_{BS2}) + 传播时间段(Prop\_Seg)$$ 其中 **采样点 = $\frac{Sync\_Seg + T_{BS1}}{Sync\_Seg + T_{BS1} + T_{BS2}} \times 100\%$** [^3][^4]。 --- ### **2. 配置步骤** #### **(1) 确定位速率与时钟频率** - **位速率**:CAN FD分为仲裁段(经典CAN速率,如500kbps)和数据段(高速率,如2Mbps)。 - **系统时钟**:根据控制器时钟源计算单个Tq时长(例如:时钟频率80MHz,分频后1Tq=12.5ns)[^3][^4]。 #### **(2) 划分位时间参数** | 参数 | 作用 | 典型范围 | |------------|----------------------------------------------------------------------|---------------| | **Sync_Seg** | 同步总线边沿,固定1Tq | 1Tq | | **Prop_Seg** | 补偿总线物理延迟(线缆传播延迟) | 1~8Tq | | **T<sub>BS1</sub>** | 补偿正向相位误差(延长位时间) | 1~16Tq | | **T<sub>BS2</sub>** | 补偿负向相位误差(缩短位时间) | 1~8Tq | - **采样点计算公式**: $$采样点 = \frac{1 + Prop\_Seg + T_{BS1}}{1 + Prop\_Seg + T_{BS1} + T_{BS2}} \times 100\%$$ **目标值**:仲裁段推荐75%~90%,数据段推荐65%~80%[^2][^4]。 #### **(3) CAN FD特殊配置:第二采样点(SSP)** - **用途**:在高速数据段对FDF(FD格式位)和BRS(速率转换位)二次采样,避免干扰[^1][^5]。 - **关键参数**: - **TDCO**(发送延迟补偿偏移量):补偿发送通道延迟。 - **TDCF**(滤波窗口):设定SSP最小位置,防止干扰导致采样过早(**若T<sub>SSP</sub> < TDCF,则SSP = T<sub>SSP</sub>;若T<sub>SSP</sub> > TDCF,则SSP = TDCF**)[^5]。 - **建议**: - 延迟未知系统:设 **TDCF = TDCO** - 延迟已知系统:设 **TDCF ≈ T<sub>SSP</sub>(略小于)** [^5]。 --- ### **3. 配置注意事项** 1. **多节点一致性**: 所有节点采样点偏差需控制在±3%以内,否则易出现采样错误引发总线错误帧[^2][^4]。 2. **抗干扰权衡**: - **过早采样**:易受位初期电平波动影响; - **过晚采样**:受限于重同步机制和T<sub>BS2</sub>最小宽度[^4]。 3. **物理延迟补偿**: 长总线需增大Prop_Seg,确保信号传播稳定[^3]。 --- ### **4. 验证方法** - **干扰测试**:使用工具(如VH6501)在位采样点附近注入干扰: - **发送节点测试**:干扰其发送的报文,监测是否产生错误帧; - **接收节点测试**:干扰其接收的报文,监测是否丢弃报文[^4]。 - **计算公式验证**: 通过实测干扰成功的位置反推采样点: $$采样点 = \frac{干扰位置}{位时间} \times 100\%$$ 需多次测试取统计值[^3][^4]。 --- ### **总结配置流程** ```mermaid graph TD A[确定位速率与时钟] --> B[划分Sync_Seg/Prop_Seg/T_BS1/T_BS2] B --> C[计算采样点百分比] C --> D{CAN FD?} D -->|是| E[配置TDCO与TDCF设定SSP] D -->|否| F[多节点一致性校验] E --> G[干扰测试验证] F --> G G --> H[参数优化] ``` > ⚠️ **关键原则**:采样点需同时满足 **稳定性**(避开边沿抖动区)与 **兼容性**(全网络节点对齐)[^1][^2][^4]。 --- ### 相关问题 1. **如何计算CAN FD数据段的最小位时间?** 2. **采样点测试中干扰脉冲宽度如何确定?** 3. **CAN FD网络组网时如何协调不同厂商节点的采样点?** 4. **第二采样点(SSP)配置不当会导致哪些通信故障?** [^1]: CAN/CAN FD采样点测试复杂原因分析 [^2]: CAN/CAN FD采样点原理及组网要求 [^3]: 采样点计算公式与位时间划分 [^4]: 采样点测试方法与误差分析 [^5]: CAN FD第二采样点配置规则及TDCF作用
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