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2021年04月02日 | 飞思卡尔s12系列CAN波特率计算

2021-04-02 来源：eefocus

最近在看飞思卡尔s12系列CAN部分，发现波特率计算这块没有一个讲的详细的，在数据手册里也没有详细说明。

经过仔细研究，特将CAN部分波特率计算总结出来。

引用部分CAN波特率计算资料如下：

简单介绍一个波特率的计算，在CAN的底层协议里将CAN数据的每一位时间(TBit）分为许多的时间段(Tscl)，这些时间段包括：

A．位同步时间(Tsync)

B．时间段1(Tseg1)

C．时间段2(Tseg2)

其中位同步时间占用1个Tscl；时间段2占用(Tseg1+1)个Tscl；时间段2占用(Tseg2+1)个Tscl,所以CAN控制器的位时间(TBit)就是：TBit=Tseg1+Tseg2+Tsync=(TSEG1+TSEG2+3）*Tscl，那么CAN的波特率 (CANbps)就是1/TBit。

但是这样计算出的值是一个理论值。在实际的网络通信中由于存在传输的延时、不同节点的晶体的误差等因素，使得网络CAN的波特率的计算变得复杂起来。CAN在技术上便引入了重同步的概念，以更好的解决这些问题。这样重同步带来的结果就是要么时间段1(Tseg1)增加TSJW（同步跳转宽度SJW+1），要么时间段减少TSJW，因此CAN的波特率实际上有一个范围：1/(Tbit+Tsjw) ≤CANbps≤1/(Tbit-Tsjw)

CAN有波特率的值四以下几个元素决定：

A．最小时间段Tscl；

B．时间段1 TSEG1；

C．时间段2 TSEG2；

D．同步跳转宽度 SJW

那么Tscl又是怎么计算的呢？这是总总线时序寄存器中的预分频寄存器BRP派上了用场，Tscl＝（BRP+1）/FVBP。FVBP为微处理器的外设时钟。

下面用一个例子来举例说明。

注：本例中时钟使用总线时钟，若选择外设时钟，则外设时钟=晶振频率/2

比如，总线时钟fbus=16M，准备设定的波特率 CANbps=250K,则

（1）位时间TBit=1/250k=4us.

同时，

（2）TBit=Tseg1+Tseg2+Tsync=(TSEG1+TSEG2+3）*Tscl，

一般 (TSEG1+TSEG2+3）的值取16（8~25之间），则

Tscl=4us/16=250ns

而同时（3）Tscl＝（BRP+1）/fbus

fbus为微处理器的总线时钟。则

250ns=（BRP+1）/16M,

计算之后BRP=3;

假设我们先不考虑BTR0中的SJW位和BTR1中的SAM位。那么，BTR0和BTR1就是2个分频系数寄存器；它们的乘积是一个扩展的分频系数。即：

BTR0×BTR1＝fbus／CANbps （4）

此例中，BTR0*BTR1=16M/250K=64.

此例中，BRP=3,其作为BTR0的组成部分，表示预分频值为4，则BTR1的预分频值为

（5）64/4=16；

(CAN规范中规定其取值在8～25之间)

TSEG1和TESG2的值(TSEG1+TSEG2+3）=16，而根据CIA推荐：

75% when 波特率 > 800K

80% when 波特率 > 500K

87.5% when 波特率 <= 500K

CiA计算方式：

sample =(1+(TSEG1+1))/(1+(TSEG1+1)+(TSEG2+1)) （6）

sample = ( 1 + CAN_BS1) / (1 + CAN_BS1 + CAN_BS2) （6）

在这里，CAN_BS1=TSEG1+1，CAN_BS2=TSEG2+1；

则CAN_BS1和CAN_BS2的取值要符合要求。

此处令CAN_BS1取13，CAN_BS2取2, 采样率=（1+13）/(1+13+2)=87.5% BTR1=0001 1100B

则CANBTR1的值为0x1c；

其实，用一个公式总结则为

CANbps = fbus/( (BRP+1) * (CAN_BS1+CAN_BS2+1))

本例中 250K=16M/(3+1)*(13+2+1)=16M/64;

总之，BRP（BTR0的值）和CAN_BS1，CAN_BS2的值可以自定，但是要符合(CAN_BS1+CAN_BS2）=15，且符合CIA推荐的标准。

总体配置保持CAN_BS1>=CAN_BS2 ， CAN_BS1>=1个CAN时钟周期，CAN_BS2>=2SJW ，

本例中,CAN_BS2=2,则SJW=1;即BRT0的bit7和bit6均为0

SAM的确定：低频时，选SAM＝1，即采样3次。高频100K以上时，取SAM＝0，即采样1次。

总结：

BTR0: SJW和CAN_BS2有关，CAN_BS2>=2SJW

BTR1: SAM的确定：低频时，选SAM＝1，即采样3次。高频100K以上时，取SAM＝0，即采样1次。

CANbps = fbus/( (BRP+1) * (CAN_BS1+CAN_BS2+1)) 最重要的公式

CANbps为要设定的CAN波特率；

fbus为总线时钟频率，若采用外部时钟时，则外部时钟=晶振时钟/2；

BRP为BTR0的低6位值；

CAN_BS1为BTR1的bit0~bit3的值-1；

CAN_BS2为BTR1的bit4~bit6的值-1；

飞思卡尔 s12系列 CAN 波特率计算

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