CAN總線波特率計(jì)算及設(shè)置方法（STM32,SJA1000，LPC2292）

1.1 位周期的組成

　　波特率（fbit）是指單位時(shí)間內(nèi)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位的數(shù)量，一般取單位時(shí)間為1s。波特率由通信線上傳輸?shù)囊粋€(gè)數(shù)據(jù)位周期的長度（Tbit）決定，如下式所示。

　　Fbit=1/Tbit　?。?）

　　根據(jù)Philips公司的獨(dú)立通信控制器，一個(gè)位周期由3個(gè)部分組成：同步段（tSYNC_SEG）、相位緩沖段1（tTSEG1）和相位緩沖段2（tTSEG2）。

　　Tbit=tSYNC_SEG+tTSEG1+tTSEG2　　 (2)

　　所有這些時(shí)間段，都有一個(gè)共同的時(shí)間單元——系統(tǒng)時(shí)鐘周期（TSCL）。具體到SJA1000，TSCL由總線時(shí)序寄存器的值來確定。 SJA1000有2個(gè)總線時(shí)序寄存器，即總線時(shí)序寄存器0（BTR0）和總線時(shí)序寄存器1（BTR1）。這2個(gè)寄存器有自己不同的功能定義，共同作用決定總線的通信波特率。

　　總線時(shí)序寄存器0 定義波特率預(yù)設(shè)值BRP（共6位，取值區(qū)間[1,64]和同步跳轉(zhuǎn)寬度SJW（共2位，取值區(qū)間[1,4]）的值。位功能說明如表1所列。

　　表1

　　CAN的系統(tǒng)時(shí)鐘周期TSCL，可以由BRP的數(shù)值為決定，計(jì)算公式如下：

　　TSCL=2TCLK×BRP=2TCLK×(32BRP.5+16BRP.4+

　　8BRP.3+4BRP.2+2BRP.1+1BRP.0+1)　?。?）

　　其中TCLK為參考時(shí)間的周期。

　　TCLK=1/fCLK　?。?）

　　為了補(bǔ)償不同總線控制器的時(shí)鐘振蕩器之間的相位偏移，任何總線控制器必須在當(dāng)前傳送的相關(guān)信號(hào)邊沿重新同步。同步跳轉(zhuǎn)寬度定義了每一位周期可以被重新同步縮短或延長的時(shí)鐘周期的最大數(shù)目。

　　tSJW=TSCL×（2×SJW.1+1×SJW.0+1）　（5）

　　總線時(shí)序寄存器1 定義每個(gè)位周期長度采樣點(diǎn)的位置和在每個(gè)采樣點(diǎn)的采樣數(shù)目。位功能說明如表2所列，其中SAM意義見表3。

　　表2

　　表3

　　TSEG1（共4位，取值區(qū)間[1,16]）和TSEG2（共3位，取值區(qū)間[1,8]）決定了每一位時(shí)鐘數(shù)目和采樣點(diǎn)的位置。這里

　　tSYNC_SEG=1×TSCL（此時(shí)間段固定） （6）

　　tTSEG1=TSCL×(8×TSEG1.3+4×TSEG1.2+2×TSEG1.1+1×TESG1.0+1)　　(7)

　　tTSEG2=TSCL×(4×TSEG2.2+2×TSEG2.1+1×TESG2.0+1)　　(8)

　　位周期的標(biāo)量值（NBT）定義為，SYNC_SEG（同步段系統(tǒng)時(shí)鐘周期數(shù)）、TSEG1（相位緩沖段1系統(tǒng)時(shí)鐘周期數(shù)）、TSEG2（相位緩沖段2系統(tǒng)時(shí)鐘周期數(shù)）之和。這決定了它的取值區(qū)間為[3,25]，在1個(gè)取樣點(diǎn)時(shí)，最小值一般取4；在3個(gè)取樣點(diǎn)時(shí)，最小值一般取5。

　　NBT=Tbit/TSCL=SYNC_SEG+TSEG1+TSEG2　　(9)

　　位周期的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　其實(shí)CAN的波特率計(jì)算特簡單，只是我們無意識(shí)地把簡單的問題復(fù)雜化了。
　　　　
　　　　假設(shè)我們先不考慮BTR0中的SJW位和BTR1中的SAM位。那么，BTR0和BTR1就是2個(gè)分頻系數(shù)寄存器；它們的乘積是一個(gè)擴(kuò)展的分頻系數(shù)。即：
　　　　
　　　　 BTR0×BTR1＝F_BASE／Fbps （1）
　　　　 其中：
　　　　 內(nèi)部頻率基準(zhǔn)源F_BASE = Fclk／2，即外部晶振頻率Fclk的2分頻。注意任何應(yīng)用中，當(dāng)利用外部晶振作為基準(zhǔn)源的時(shí)候，都是先經(jīng)過2分頻整形的。
　　　　（1）式中，當(dāng)晶振為16M時(shí)，F(xiàn)_BASE＝8000K
　　　　 當(dāng)晶振為12M時(shí)，F(xiàn)_BASE＝6000K
　　　　 Fbps就是我們所希望得到的CAN總線頻率。單位為K。
　　　　 設(shè)（1）式中BTR0＝m，BTR1＝n，外部晶振16M，則有：
　　　　 m • n ＝8000／ Fbps （2）
　　　　 這樣，當(dāng)Fbps取我們希望的值時(shí)，就會(huì)得到一個(gè)m * n的組合值。當(dāng)n選定，m值也唯一。
　　　　 n值CAN規(guī)范中規(guī)定8～25。（也就是BTR1的值）基本原則為：Fbps值越高時(shí)，選取n（通過設(shè)置BTR1）值越大。其原因不難理解。
　　　　 我假定一般應(yīng)用中選取n＝10，也就是：
　　　　 同步段＋相位緩沖段1＋相位緩沖段2 ＝1＋5＋4
　　　　 則(2)式簡化為
　　　　 m＝800／Fbps
　　　　
　　　　 m的最大設(shè)置值為64，SJA1000最大分頻系數(shù)m*n＝64x25＝1600。因此標(biāo)準(zhǔn)算法中通常以16M晶振為例。其實(shí)有了公式（1），任何晶振值（6M～24M）都很容易計(jì)算。
　　　　 SAM的確定：低頻時(shí)，選SAM＝1，即采樣3次。高頻100K以上時(shí)，取SAM＝0，即采樣1次。
　　　　 SJA重同步跳寬選取: 與數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)有關(guān)。n值選得大時(shí)，SJA可以選得大，即一次可以修正多個(gè)脈沖份額Tscl。n值小或頻率低時(shí)，選SJA＝1。即BTR0.7和BTR0.6都設(shè)為0。
　　　　
　　問題: 1、SJA1000中，BTR1中相位緩沖段1為什么設(shè)計(jì)的比相位緩沖段2大8個(gè)Tscl ？按道理應(yīng)該一樣才對(duì)。
　　　　 2、下例BTR0和BTR1的設(shè)置有什么問題？
　　　　 BTR0＝0x40， BTR1=0x1C。

參數(shù)說明: CAN_ByteRate 波特率（Kbit/s） BTR0BTR1 *
:* 0 50XBFH 0XFFH *
;* 1 100X67H 0X2FH *
;* 2 200X53H 0X2FH *
;* 3 400X87H 0XFFH *
;* 4 500X47H 0X2FH *
;* 5 800X83H 0XFFH *
;* 6 1000X43H 0X2FH *
;* 7 125 0X03H 0X1CH *
;* 8 200 0X81H 0XFAH *
;*9 250 0X01H 0X1CH *
;* 10 400 0X80H 0XFAH *
;* 11 500 0X00H 0X1CH *
;* 12 666 0X80H 0XB6H *
;* 13800 0X00H 0X16H *
;* 14 1000 0X00H 0X14H *