社会现场总线技术中的CAN总线采样点对通讯影响的研究
引言
CAN（Controller Area Network）是一种广泛应用于工业自动化、船舶、医疗设备和电梯等领域的串行通信协议。由于其高性能和可靠性，CAN被国际标准化，并且在分布式控制系统中实现了实时数据通信。现场总线技术是现代自动化领域发展的热点之一，被誉为计算机局域网。在这种技术中，CAN总线协议实现了物理层、数据链路层以及应用层，但由于它通常只包含一个网段，因此不需要传输层、网络层和会话/描述层。
CAN 总线采样点的规则和原理
在CAN协议中，位时间由同步段、传播段、相位缓冲段1（PBS1）和相位缓冲段2（PBS2）组成。这四个部分可以通过Time Quantum（Tq）的最小时间单位来设置。通过设置这些时序，可以设定一个采样点，使得多个单元能够在同一时刻进行采样。这个锁存的电平作为位的值。此外，图1展示了CAN 位时间结构，其中同步段负责多个连接节点之间的时序调整，而传播时间段用于补偿网络上的物理延迟；相位缓冲段1和相位缓冲段2用于补偿信号边沿无法包含在同步段中的情况。
CAN 总线采样点对传输距离影响分析
为了确保有效应答并防止错误帧增加，对于以1Mbps波特率下的应用，我们需要考虑以下因素：
ACK 应答：每次发送后都有应答间隙供接收器回复。
CAN 总线位时间组成：每一位由四部分构成，即同步segment, 传播segment, 相位缓冲segment 1 和 相位缓冲segment 2。
理论分析：要使发送节点能检测到有效应答，在应答间隙内必须有显式状态出现。如果设计为75% 位宽度，那么整个信号传播延时必须小于750 ns，以保证所有延时之和小于或等于该位置百分比。
结论与展望
在实际设计中，我们需要综合考虑以上因素来优化信号延迟，从而提高通信距离，并确保系统稳定运行。在未来的研究中，我们将进一步探讨如何根据具体场景调整采样点，以及如何优化隔离器件、高速驱动器及其他环节以达到最佳性能。此外，将考察不同波特率下采样的最佳策略，以适应不同的应用需求。
