因为CAN-bus总线的实时性强、抗干扰能力强等特色，在轨迹交通、轿车电子等职业得到广泛的运用。伴随着技能的晋级和CAN节点的增加，CAN协议供给的8字节数据传输以及最高1Mbps的波特率现已不能满意工程师的运用需求。针对此现象，CiA协议联合各大车厂，拟定出新一代的CAN FD协议，其主要的内容便是将一帧的数据段由8字节提高到64字节，一起能够提高数据段的波特率，以缩短通讯时刻。
在一些职业中，对实时性要求很高，例如CAN通讯在轨迹交通制动体系中的运用，假如CAN-bus总线通讯呈现了推迟，会严峻影响轨迹交通安全，形成列车运转瘫痪，乃至危及人身安全。那么，怎么评价CAN网络延时状况以及怎么下降CAN/CAN FD通讯推迟，保证通讯安稳呢？接下来，做详细介绍。
1.1 CAN/CAN FD网络信号延时上限
CAN-bus总线选用多主通讯形式、非损坏式总线裁定机制。发送节点在发送报文时，在发完CRC校验场之后，会宣布长度为2个位的ACK段，如图1所示。当接纳节点正确接纳到有用报文时，就会在应对空隙（ACK SLOT）向发送节点发送一个“显性”位来作为回应。发送节点检测到总线呈现显性状况，便以为成功发送报文。假如发送节点没有检测到有用的显性位，则以为总线过错。所以，CAN FD信号推迟的最大时限是保证发送节点在应对空隙内接纳到有用的应对信号。
图 1 ACK应对
以1Mbit/s波特率为例，在单次采样形式下，当采样率为75%时，应保证在750ns内，发送节点能够收集到接纳节点宣布的显性位，不然会呈现总线过错。即，延时总和时刻≤位时刻x采样点百分比。
1.2 怎么快速评价CAN网络延时状况？
工程师们在开发规划CAN底层硬件时，需求结合运用场景充分考虑推迟带来的影响。那么，工程师怎么快速评价CAN网络的延时状况？如图2所示，是CANScope剖析仪抓取的，因为传输推迟导致的过错波形。
图 2 传输推迟过错
因为 ACK 界定符被前面的应对场严峻紧缩，导致被某个节点辨认为显性（原本是隐性），所以这个辨认过错的节点后边宣布了过错帧，进行大局告诉，让发送节点从头发送。
CANScope剖析仪能够供给传输推迟丈量的功用，能够进行单帧的推迟丈量，也能够进行一切波形的延时计算。如图3所示，能够经过推迟丈量出导线的等效长度，即最大推迟÷5ns/m，并给出该波特率下最长等效传输间隔。
图 3 CANScope传输推迟丈量功用
1.3 CAN/CAN FD信号延时剖析
经过延时上限能够了解到，咱们需求严厉的操控总线上各个部分形成的延时时刻，保证延时时刻总和在必定范围内。接下来，以CAN FD为例，了解一下形成延时的详细原因。
如图4所示，CAN FD网络上两节点之间通讯进程中，CAN FD报文首先从节点A操控器宣布，经过阻隔器材、CAN FD收发器发送到总线上，再经过一段间隔的传输顺次抵达节点B的CAN FD收发器、阻隔器材，CAN FD操控器，最后又节点B宣布ACK显性应对位，重复上述进程抵达节点A。很明显，整个进程中，会影响信号传输推迟的要素有：CAN FD操控器、阻隔办法、收发器循环延时、线缆传达。
图 4 总线节点通讯结构
1． CAN FD操控器延时
CAN FD操控器形成的延时能够从两方面剖析：
● 软件延时：在运用进程中，主CPU将数据从CAN FD操控器中读写消耗的时刻；
● 操控器延时：CAN FD操控器完成串行化信息所消耗的时刻。
这个进程中与主操控器、CAN FD操控器、接口芯片等有关，一般状况下，延时在纳秒级以下，能够忽略不计。
2． 阻隔办法形成的延时
为了增加信号传输的可靠性，一般都会在CAN FD底层硬件规划中增加阻隔规划。阻隔器材的增加，带来必定的延时并影响CANFD体系容许的线缆长度。不同的阻隔办法，延时作用也不同。
常用的处理计划有光耦+CAN FD收发器，如图5所示。图中光耦6N137具有典型的单向延时60ns，加上悉数信号双向传输会形成240ns延时。
图 5 光耦+CAN收发器
比较上述分立器材的阻隔办法，也能够选用阻隔收发器的计划，如图6所示。例如，CTM5MFD选用磁耦阻隔办法，延时时刻在3~5ns。这种状况下，根本不会影响总线容许通讯线缆长度。
图 6 CAN FD 阻隔收发器
3． 收发器循环延时
循环延时指TXD引脚信号改变导致至RXD引脚信号改变的时刻差。如图7所示，能够测验TXD和RXD之间的循环延时。
图 7 收发器循环延时丈量
CAN FD收发器循环延时由收发器本身的功能决议，传达延时最大可达几百纳秒。 CAN FD收发器延时是CAN总线规范必测项目，选取功能高的收发器，能够有用下降传输延时，增加总线传输间隔。
4． 线缆传达延时
线缆是CAN-bus总线传输的重要介质，其长度也是影响通讯延时的重要原因。不同类型的线缆会形成不同的延时作用。一般状况下，导线延时为5ns/m，主张挑选较粗的导线，线径越大，推迟越小，或许能够运用镀金、镀银的线缆（镀金的0.2平方毫米线相当于1.0平方毫米的铜线）。线径过小，其导线阻值过大，影响传输速率形成推迟。线缆的延时越小，CAN总线传输的间隔越远。
归纳上述介绍，咱们能够总结出以下处理信号推迟的计划：
● 挑选功能较好的CAN FD收发器和CAN FD操控器；
● 运用CTM3（5）MFD磁耦阻隔收发器，下降延时；
● 运用规范线缆，制止运用电话线、网线等线径较小的线缆，必要时可挑选较好原料的导线；
● 波特率必守时，传输间隔过大，能够增加CAN FD网桥，下降导线传输延时。
1.4 CAN/CANFD转CAN/CANFD网桥
如图8所示，CANFDBridge是广州致远电子有限公司开发的高功能CAN/CANFD智能协议网桥，集成2路CAN/CANFD可切换接口，支撑ISO规范CANFD与Bosch CANFD规范。每个接口具有独立的2500VDC电气阻隔维护电路，使接口卡防止因为地环流的损坏，增强体系在恶劣环境中运用的可靠性。
CANFDBridge支撑 CAN 转 CAN、CAN 转CANFD、CANFD转 CAN、CANFD转CANFD 等报文默许转化处理。除此之外，还供给帧映射、合并和拆分等特别转化处理。用户可自在设定 CAN(FD)报文的转发映射、组包拆包等规矩，满意本身运用需求。
图 8 CAN FD网桥
1.5 CANScope总线归纳剖析仪系列
如图9所示，CANScope总线归纳剖析仪是一款归纳性的CAN总线开发与测验的专业东西，集海量存储示波器、网络剖析仪、误码率剖析仪、协议剖析仪及可靠性测验东西于一身，并把各种仪器有机的整合和相关；从头界说CAN总线的开发测验办法，可对CAN网络通讯正确性、可靠性、合理性进行多角度全方位的评价；协助用户快速定位毛病节点，处理CAN总线运用的各种问题。
图 9 CANScope剖析仪
