Bit Timing Configuration

本文档介绍了CAN协议中的比特定时配置,包括TSEG1、TSEG2、SJW和采样点等参数,以及如何根据CAN时钟频率和比特率计算这些参数。还提到了CAN FD中的仲裁和数据阶段的比特率差异,并提供了构造BitTiming和BitTimingFd类的不同方法。

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注意
此功能是实验性的。在未来的版本中,实现可能会发生变化。

ISO 11898中规定的CAN协议允许针对给定应用优化比特率、采样点和采样数量。这些被称为比特定时的参数可以被调整以满足通信系统和物理通信信道的要求。

这些参数包括:

  • tseg1: 时间段1(TSEG1)是从同步段结束到采样点的时间量。它以时间量(TQ)表示.

  • tseg2: 时间段2(TSEG2)是从采样点到比特结束的时间量。以TQ表示.

  • sjw: 同步跳跃宽度(SJW)是控制器可以重新同步每个位的TQ的最大数量.

  • sample point: 采样点被定义为总线控制器对总线进行显性或隐性电平采样的位内的时间点。它通常表示为比特时间的百分比。采样点取决于总线长度和传播时间以及节点的信息处理时间.

在这里插入图片描述
例如,考虑一个总持续时间为8 TQ、采样点为75%的位。TSEG1、TSEG2和SJW的值分别为5、2和2。采样点将是比特开始后的6TQ,留下2TQ用于总线节点的信息处理。

Note
TSEG1、TSEG2和SJ

### 配置FD_CAN波特率的方法 在FD_CAN(Flexible Data-Rate Controller Area Network)中,配置波特率涉及两个阶段:仲裁阶段(Arbitration Phase)和数据阶段(Data Phase)。这两个阶段可以有不同的比特率。以下是详细的配置方法: #### 1. **理解FD_CAN的波特率参数** - **仲裁阶段波特率**:这是传统CAN通信中的波特率设置。 - **数据阶段波特率**:当启用BRS(Bit Rate Switching)功能时,此阶段允许更高的传输速率。 参数主要包括: - `PRESDIV`:预分频器值,用于降低时钟频率。 - `TS1` 和 `TS2`:分别表示时间段1和时间段2的时间量子数量。 - `SJW`:同步跳转宽度,影响重新同步的能力。 - `BRP`:位速率预分频器,与总线时钟一起决定基本时间单元长度[^4]。 #### 2. **硬件寄存器配置** FD_CAN控制器通常通过特定寄存器来配置波特率。例如,在某些微控制器中,可以通过以下寄存器实现: - **Nominal Bit Timing and Prescaler Register (NBTP)**:用于配置仲裁阶段的波特率。 - **Data Bit Timing and Prescaler Register (DBTP)**:用于配置数据阶段的波特率。 - **Extended Bit Timing Configuration Register (EBTC)**:进一步细化配置选项。 这些寄存器的具体字段含义可参见芯片厂商的手册[^1]。 #### 3. **软件配置示例** 以下是一个基于STM32 HAL库的C代码示例,展示如何配置FD_CAN的波特率: ```c #include "stm32fxxx_hal.h" void Configure_FD_CAN(void) { FDCAN_HandleTypeDef hfdcan; // 初始化结构体 hfdcan.Instance = FDCAN1; // Nominal Bitrate Config (Arbitration Phase) hfdcan.Init.NominalPrescaler = 5; // PRESDIV, example value hfdcan.Init.NominalSyncJumpWidth = 1; // SJW, example value hfdcan.Init.NominalTimeSeg1 = 7; // TS1, example value hfdcan.Init.NominalTimeSeg2 = 8; // TS2, example value // Data Bitrate Config (Data Phase) hfdcan.Init.DataPrescaler = 2; // Pre-scaler for data phase hfdcan.Init.DataSyncJumpWidth = 1; // SJW for data phase hfdcan.Init.DataTimeSeg1 = 7; // TS1 for data phase hfdcan.Init.DataTimeSeg2 = 8; // TS2 for data phase // Enable BRS (Bit Rate Switching) hfdcan.Init.StdFiltersNbr = 0; hfdcan.Init.ExtFiltersNbr = 0; hfdcan.Init.TxFifoQueueMode = FDCAN_TX_FIFO_QUEUE_MODE; // 初始化FD-CAN外设 if (HAL_FDCAN_Init(&hfdcan) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } ``` #### 4. **Python环境下的配置** 如果使用的是Linux平台并通过SocketCAN接口操作FD_CAN设备,则可通过`iproute2`工具或编程方式完成配置。以下是一个Python脚本示例: ```python import os def configure_fd_can(bitrate_arb, bitrate_data): interface_name = 'can0' # 下载并禁用现有CAN接口 os.system(f'sudo ip link set {interface_name} down') # 配置仲裁阶段波特率 os.system(f'sudo ip link set {interface_name} type can bitrate {bitrate_arb}') # 启用FD模式并配置数据阶段波特率 os.system(f'sudo ip link set {interface_name} type can fd on') os.system(f'sudo ip link set {interface_name} type can dbitrate {bitrate_data}') # 启动CAN接口 os.system(f'sudo ip link set {interface_name} up') # 调用函数,设置仲裁阶段为500kbps,数据阶段为2Mbps configure_fd_can(500000, 2000000) ``` 以上代码展示了如何利用命令行工具`iproute2`动态调整CAN接口的波特率设置[^3]。 --- ### 关键注意事项 - 确保所选的波特率和支持的采样点满足实际应用需求,并遵循ISO CAN FD标准。 - 不同硬件可能具有不同的最大波特率限制,请查阅具体的MCU或SoC文档。 - 如果波特率不匹配,可能导致节点间通信失败[^2]。 ---
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