Quel est le facteur limitant pour quun bus CAN dépasse la bande passante de 1 Mbps?

From Exigences de la couche physique du réseau de contrôleur

CAN est une technologie à collecteur ouvert – le protocole ne pourrait pas fonctionner autrement. signifie que létat récessif dun émetteur-récepteur CAN nest pas acti très motivé. Les résistances de terminaison associées à la capacité dentrée de lémetteur-récepteur et à la capacité du câble créent une décharge à constante de temps RC lorsquun bit dominant activement commandé sur le bus passe à un bit récessif non commandé. Pour des débits de signalisation supérieurs à 1 Mbit / s CAN, une technologie qui pilote activement le bus dans les deux états, comme RS-485, est nécessaire pour faciliter les transitions de bus requises pour les débits de signalisation à haut débit.

En fin de compte, la réponse à la question est de savoir comment le protocole CAN est implémenté au niveau physique. Modifiez ce protocole et un débit de données plus élevé peut être utilisé.

De Comprendre la synchronisation des bits du module CAN de Microchip :

… le protocole CAN implémente un non- schéma darbitrage destructif au niveau du bit qui permet à plusieurs nœuds darbitrer pour le contrôle du bus. Par conséquent, il est nécessaire que tous les nœuds détectent / échantillonnent les bits dans le même temps binaire. La relation entre le délai de propagation et la tolérance de loscillateur affecte à la fois les données CAN et la longueur du bus.

Deux maîtres à chaque extrémité du bus CAN doivent pouvoir communiquer et arbitrer celui qui a le bus, alors que chacun est sur le bus en même temps.

Si le la longueur du bus est de 30 m, le temps nécessaire pour propager le signal sur le bus est: $$ t_ {BUS} = 30 \ m @ 5.5 \ ns / m = 165 \ ns $ $

En supposant que le délai du comparateur dentrée est \ $ t_ {CMP} \ $ = 40 ns et que le délai du pilote de sortie est \ $ t_ {DRV} \ $ = 60   ns pour tous les appareils.

Laller-retour le temps pour un peu sur le bus physique sera:

$$ t_ {PROP} = 2 (t_ {BUS} + t_ {CMP} + t_ {DRV }) = 2 (165 \ ns + 40 \ ns + 60 \ ns) = 530 \ ns $$ $$ TQ = 530 \ ns / 6 = 88,33 \ ns $$ $$ t_ {BIT} = 10 \ times TQ = 883,3 \ ns $$ $$ f = 1 / t_ {BIT} = 1 / 883,3 \ ns = 1,13 \ MHz $$

Le max Le débit imum est régi par la longueur du bus, la capacité de la ligne, les nœuds connectés et les pilotes sélectionnés par le protocole. En principe à 30   m, CAN (ISO 11898) pourrait faire 1,13   Mbps si tout était parfait.

Plus le bus est long, plus le débit de données est lent. Mais un bus plus court signifierait un tarif plus élevé. Débit binaire CAN par rapport à la longueur du bus:

Les deux documents référencés vont plus loin dans cela.

CAN (ISO 11898) peut transférer jusquà 8 octets à 1 Mbps avec un protocole basé dans les années 80. Avec les véhicules daujourdhui, il est nécessaire de transférer plus de données (paquets de 64 octets), mais à 1 Mbps, 64 octets prendraient jusquà un grand intervalle de temps, ce qui pourrait retarder données vitales.

CAN FD (Flexible Data-Rate) est une extension du protocole de bus CAN original (ISO 11898-1). Il est destiné à fonctionner sur les bus CAN existants et éventuellement à remplacer CAN.

Le protocole commence au CAN 1 Mbps (500 kbps, etc.), avec léventuel processus darbitrage entre plusieurs maîtres CAN et CAN FD , mais lorsque le maître CAN FD obtient le bus, le taux de transfert de données saccélère à 5 Mbps vers les esclaves CAN FD. À ce débit, 64 octets peuvent être transférés en moins de temps quun paquet 8 octets CAN 1 Mbps. Cela signifie quil ny a pas de conflit de synchronisation avec les transferts CAN existants. Une fois que le maître CAN FD abandonne le bus, tout maître CAN ou CAN FD peut obtenir le bus.

De CAN FD EXPLIQUÉ – UNE SIMPLE INTRO (2019) :

La vraie réponse dépend du processus darbitrage 1 Mbps pour un bus CAN de 40m, mais une fois le bus est obtenue, la bande passante peut être accélérée en fonction de la longueur du bus, de la capacité de la ligne, du nombre de nœuds connectés et des pilotes. La bande passante CAN FD est de 3 à 8 fois la bande passante CAN classique.

Cest possible. Découvrez CAN-FD .

Pourquoi un nouveau protocole était-il nécessaire? CAN est un bus multi-maître avec arbitrage et rapport derreurs. Ces caractéristiques limitent le débit de données en fonction de la longueur du câble, car il faut un certain temps au signal pour faire un aller-retour entre les deux nœuds les plus éloignés. Cela, avec les exigences de compatibilité descendante, a conduit à CAN-FD.

Le CAN classique à 1 Mbps est limité à une longueur de bus de 40 mètres. (En pratique, je pense que cest plus faible en raison de la capacité parasite.) À 100 Mbps, vous auriez la chance davoir même un demi-mètre de longueur de bus utilisable, ce qui nest pas suffisant pour les applications automobiles et industrielles.

Cest parce que la norme CAN 2.0B ne spécifiait pas de plus haut afin de réduire les coûts matériels tout en répondant aux différentes exigences de la norme (comme la distance et limmunité au bruit). Ce nest pas une barrière technique.

La norme a probablement été rédigée de cette façon car ils jugeaient la vitesse supplémentaire inutile pour lapplication prévue, et spécifiant une vitesse plus élevée inutilement augmenterait le coût de tout le matériel prenant en charge la norme lorsque la capacité serait sous-utilisée.

Si la norme est écrite de cette façon, peu de fabricants de circuits intégrés se donneront la peine dessayer de la dépasser car cela ne sert à rien. « Ce nest pas vraiment un obstacle technique.