Jaki jest czynnik ograniczający dla magistrali CAN przekraczającej przepustowość 1 Mb / s?

From Wymagania warstwy fizycznej sieci obszaru kontrolera

CAN jest technologią otwartego kolektora – w przeciwnym razie protokół nie mógłby działać. To oznacza, że recesywny stan transceivera CAN nie jest aktywny vely napędzany. Rezystory terminujące wraz z pojemnością wejściową transceivera i pojemnością kabla tworzą stałe w czasie rozładowanie RC, gdy aktywnie napędzany dominujący bit na magistrali przechodzi w nienapędzany bit recesywny. W przypadku szybkości sygnalizacji większych niż 1 Mb / s sieci CAN, wymagana jest technologia, która aktywnie napędza magistralę w obu stanach, taka jak RS-485, aby ułatwić przejścia magistrali wymagane dla szybkich szybkości sygnalizacji.

Ostatecznie odpowiedź na pytanie brzmi: w jaki sposób protokół CAN jest zaimplementowany na poziomie fizycznym. Zmień ten protokół i można użyć wyższej szybkości transmisji danych.

Od Zrozumienie taktowania bitowego modułu CAN Microchip :

… protokół CAN implementuje destrukcyjny schemat arbitrażu bitowego, który umożliwia wielu węzłom arbitraż w celu sterowania magistralą. Dlatego konieczne jest, aby wszystkie węzły wykryły / próbkowały bity w tym samym czasie bitowym. Zależność między opóźnieniem propagacji i tolerancją oscylatora wpływa zarówno na dane CAN stawkę i długość magistrali.

Dwóch masterów na każdym końcu magistrali CAN musi być w stanie komunikować się i decydować, który z nich ma magistralę, podczas gdy każdy jest na magistrali w tym samym czasie.

Jeśli długość magistrali wynosi 30 m, czas potrzebny na propagację sygnału przez magistralę to: $$ t_ {BUS} = 30 \ m @ 5,5 \ ns / m = 165 \ ns $ $

Zakładając, że opóźnienie komparatora wejściowego wynosi \ $ t_ {CMP} \ $ = 40 ns, a opóźnienie sterownika wyjściowego wynosi \ $ t_ {DRV} \ $ = 60   ns dla wszystkich urządzeń.

Podróż w obie strony trochę czasu na fizyczną magistralę będzie:

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

Maksymalna Szybkość imum zależy od długości magistrali, pojemności linii, podłączonych węzłów i sterowników wybranych przez protokół. Zasadniczo przy 30   m CAN (ISO 11898) mógłby wykonać 1,13   Mb / s, gdyby wszystko było idealne.

Im dłuższa magistrala, tym mniejsza szybkość transmisji danych. Ale krótszy autobus oznaczałby wyższą stawkę. Szybkość transmisji CAN a długość magistrali:

Oba dokumenty przywoływane mają większą długość.

CAN (ISO 11898) może przesyłać do 8 bajtów na 1 Mb / s z protokołem opartym na latach 80-tych. W dzisiejszych pojazdach istnieje potrzeba przesyłania większej ilości danych (pakiety 64-bajtowe), ale przy 1 Mb / s 64 bajty zajmowałyby zbyt dużą szczelinę czasową, prawdopodobnie opóźniając istotne dane.

CAN FD (Flexible Data-Rate) to rozszerzenie oryginalnego protokołu magistrali CAN (ISO 11898-1). Ma działać na istniejących magistralach CAN i ostatecznie zastąpić CAN.

Protokół zaczyna się od CAN 1 Mbps (500 kbps itd.), Z możliwym procesem arbitrażowym między wieloma nadrzędnymi CAN i CAN FD , ale kiedy master CAN FD otrzyma magistralę, prędkość transferu danych przyspieszy do 5 Mb / s do urządzeń podrzędnych CAN FD. Przy tej szybkości, 64 bajty mogą być przesłane w czasie krótszym niż 8-bajtowy pakiet CAN 1 Mbps. Oznacza to, że nie ma konfliktu czasowego z istniejącymi transferami CAN. Gdy master CAN FD zrezygnuje z magistrali, każdy master CAN lub CAN FD może otrzymać magistralę.

Od MOŻNA WYJAŚNIĆ FD – PROSTE WPROWADZENIE (2019) :

Prawdziwa odpowiedź zależy od procesu arbitrażu 1 Mb / s dla 40-metrowej magistrali CAN, ale po magistrali uzyskana szerokość pasma może być przyspieszona w zależności od długości magistrali, pojemności linii, liczby podłączonych węzłów i sterowników. Przepustowość CAN FD jest 3-8 razy większa niż klasyczna przepustowość CAN.

Może. Poznaj CAN-FD .

Dlaczego potrzebny był nowy protokół? CAN to magistrala typu multi-master z arbitrażem i raportowaniem błędów. Funkcje te ograniczają szybkość transmisji danych w oparciu o długość kabla, ponieważ sygnał potrzebuje pewnego czasu, aby przejść w obie strony między dwoma najdalszymi węzłami. To, wraz z wymaganiami kompatybilności wstecznej, doprowadziło do CAN-FD.

Klasyczny CAN przy 1 Mbps jest ograniczony do 40-metrowej długości magistrali. (W praktyce wydaje mi się, że jest on niższy ze względu na zabłąkaną pojemność). Przy 100 Mb / s miałbyś szczęście, gdybyś miał nawet pół metra użytecznej długości magistrali, co nie wystarcza do zastosowań motoryzacyjnych i przemysłowych.

To dlatego, że standard CAN 2.0B nie określa wyższego poziomu w celu zmniejszenia kosztów sprzętu i nadal spełnia różne wymagania norma (jak odporność na odległość i szum). To nie jest bariera techniczna.

Norma została napisana w ten sposób prawdopodobnie dlatego, że uznano, że dodatkowa prędkość jest niepotrzebna dla zamierzonego zastosowania i niepotrzebnie określali wyższą prędkość podniosłoby koszt całego sprzętu obsługującego standard, gdyby możliwości były niewykorzystane.

Jeśli standard zostanie napisany w ten sposób, niewielu producentów układów scalonych będzie się kłopotać próbami jego przekroczenia, ponieważ nie ma to sensu. „tak naprawdę nie jest barierą techniczną.