Qual è il fattore limitante per un bus CAN che supera la larghezza di banda di 1 Mbps?

Da Requisiti del livello fisico della rete di area del controller

CAN è una tecnologia a collettore aperto – il protocollo non potrebbe funzionare altrimenti. Questo significa che lo stato recessivo di un ricetrasmettitore CAN non è attivo vely guidato. Le resistenze di terminazione insieme alla capacità di ingresso del ricetrasmettitore e alla capacità del cavo creano una scarica costante di tempo RC quando un bit dominante attivo sul bus passa a un bit recessivo non pilotato. Per velocità di segnalazione superiori a 1 Mbps CAN, è necessaria una tecnologia che pilota attivamente il bus in entrambi gli stati come RS-485 per facilitare le transizioni del bus richieste per velocità di segnalazione ad alta velocità.

In definitiva, la risposta alla domanda è come il protocollo CAN viene implementato a livello fisico. Cambia quel protocollo e puoi usare una velocità di trasmissione dati maggiore.

Da Capire la temporizzazione dei bit del modulo CAN di Microchip :

… il protocollo CAN implementa un non- schema di arbitraggio distruttivo bit per bit che consente a più nodi di arbitrare per il controllo del bus. Pertanto, è necessario che tutti i nodi rilevino / campionino i bit entro lo stesso tempo di bit. La relazione tra ritardo di propagazione e tolleranza delloscillatore influenza entrambi i dati CAN la tariffa e la lunghezza del bus.

Due master su entrambe le estremità del bus CAN devono essere in grado di comunicare e arbitrare quale ha il bus, mentre ciascuno si trova sul bus allo stesso tempo.

Se il la lunghezza del bus è di 30 m, il tempo necessario per propagare il segnale sul bus è: $$ t_ {BUS} = 30 \ m @ 5.5 \ ns / m = 165 \ ns $ $

Supponendo che il ritardo del comparatore di input sia \ $ t_ {CMP} \ $ = 40 ns e il ritardo del driver di output sia \ $ t_ {DRV} \ $ = 60   ns per tutti i dispositivi.

Il viaggio di andata e ritorno il tempo per un po sul bus fisico sarà:

$$ t_ {PROP} = 2 (t_ {BUS} + t_ {CMP} + t_ {DRV }) = 2 (165 \ ns + 40 \ ns + 60 \ ns) = 530 \ ns $$ $$ TQ = 530 \ ns / 6 = 88,33 \ ns $$ $$ t_ {BIT} = 10 \ times TQ = 883.3 \ ns $$ $$ f = 1 / t_ {BIT} = 1 / 883,3 \ ns = 1,13 \ MHz $$

Il massimo La velocità massima è regolata dalla lunghezza del bus, dalla capacità della linea, dai nodi collegati e dai driver selezionati dal protocollo. In linea di principio a 30   m, CAN (ISO 11898) potrebbe fare 1,13   Mbps se tutto fosse perfetto.

Più lungo è il bus, più lenta è la velocità dei dati. Ma un autobus più corto significherebbe una tariffa più alta. BIT rate CAN e lunghezza del bus:

Entrambi i documenti di riferimento approfondiscono questo argomento.

CAN (ISO 11898) può trasferire fino a 8 byte a 1 Mbps con un protocollo basato negli anni 80. Con i veicoli odierni, è necessario trasferire più dati (pacchetti da 64 byte), ma a 1 Mbps, 64 byte richiederebbero fino a un grande intervallo di tempo, possibilmente ritardando dati vitali.

CAN FD (Flexible Data-Rate) è unestensione del protocollo bus CAN originale (ISO 11898-1). È pensato per funzionare su bus CAN esistenti ed eventualmente sostituire CAN.

Il protocollo parte da CAN 1 Mbps (500 kbps, ecc.), Con leventuale processo di arbitraggio tra più master CAN e CAN FD , ma quando il master FD CAN ottiene il bus, la velocità di trasferimento dati accelera a 5 Mbps verso gli slave FD CAN. A questa velocità, 64 byte possono essere trasferiti in meno tempo di un pacchetto CAN da 8 byte a 1 Mbps. Ciò significa che non vi è alcun conflitto di temporizzazione con i trasferimenti CAN esistenti. Una volta che il master FD CAN abbandona il bus, qualsiasi master FD CAN o CAN può ottenere il bus.

Da PU FD SPIEGARE – UN SEMPLICE INTRO (2019) :

La vera risposta dipende dal processo di arbitrato a 1 Mbps per un bus CAN da 40 m, ma una volta che il bus si ottiene la larghezza di banda che può essere accelerata in base alla lunghezza del bus, alla capacità della linea, al numero di nodi collegati e ai driver. La larghezza di banda CAN FD è 3-8 volte la classica larghezza di banda CAN.

Può. Scopri CAN-FD .

Perché era necessario un nuovo protocollo? CAN è un bus multi-master con arbitrato e segnalazione degli errori. Queste caratteristiche limitano la velocità di trasmissione dati in base alla lunghezza del cavo, poiché il segnale impiega un certo tempo a compiere un viaggio di andata e ritorno tra i due nodi più lontani. Questo, insieme ai requisiti di compatibilità con le versioni precedenti, ha portato a CAN-FD.

Il CAN classico a 1 Mbps è limitato a una lunghezza del bus di 40 metri. (In pratica, penso che sia inferiore a causa della capacità parassita.) A 100 Mbps, saresti fortunato ad avere anche mezzo metro di lunghezza bus utilizzabile, che non è sufficiente per le applicazioni automobilistiche e industriali.

È perché lo standard CAN 2.0B non ha specificato alcun valore più alto al fine di ridurre i costi dellhardware e soddisfare i vari requisiti di lo standard (come la distanza e limmunità al rumore). Non è una barriera tecnica.

Lo standard è stato scritto in questo modo, probabilmente poiché riteneva la velocità extra non necessaria per lapplicazione prevista e specificava inutilmente una velocità maggiore aumenterebbe il costo di tutto lhardware che supporta lo standard quando la capacità sarebbe sottoutilizzata.

Se lo standard è scritto in questo modo, pochi produttori di circuiti integrati si preoccuperanno di tentare di superarlo poiché non ha senso. “non è proprio una barriera tecnica.