常用的解決方案有光耦+CAN FD收發(fā)器,如圖5所示。圖中光耦6N137具有典型的單向延時60ns,加上全部信號雙向傳輸會造成240ns延時。
圖5 光耦+CAN收發(fā)器
相比上述分立器件的隔離方式,也可以采用隔離收發(fā)器的方案,如圖6所示。例如,CTM5MFD采用磁耦隔離方式,延時時間在3~5ns。這種情況下,基本不會影響總線容許通信線纜長度。
圖6 CAN FD隔離收發(fā)器
循環(huán)延時指TXD引腳信號變化導致至RXD引腳信號變化的時間差。如圖7所示,可以測試TXD和RXD之間的循環(huán)延時。
圖7 收發(fā)器循環(huán)延時測量
CAN FD收發(fā)器循環(huán)延時由收發(fā)器本身的性能決定,傳播延時最大可達幾百納秒。CAN FD收發(fā)器延時是CAN總線規(guī)范必測項目,選取性能高的收發(fā)器,可以有效降低傳輸延時,增加總線傳輸距離。
線纜是CAN-bus總線傳輸?shù)闹匾橘|(zhì),其長度也是影響通訊延時的重要原因。不同類型的線纜會造成不同的延時效果。通常情況下,導線延時為5ns/m,建議選擇較粗的導線,線徑越大,延遲越小,或者可以使用鍍金、鍍銀的線纜(鍍金的0.2平方毫米線相當于1.0平方毫米的銅線)。線徑過小,其導線阻值過大,影響傳輸速率造成延遲。線纜的延時越小,CAN總線傳輸?shù)木嚯x越遠。
綜合上述介紹,我們可以總結(jié)出以下解決信號延遲的方案:
●選擇性能較好的CAN FD收發(fā)器和CAN FD控制器;
●使用CTM3(5)MFD磁耦隔離收發(fā)器,降低延時;
●使用標準線纜,禁止使用電話線、網(wǎng)線等線徑較小的線纜,必要時可選擇較好材質(zhì)的導線;
●波特率一定時,傳輸距離過大,可以添加CAN FD網(wǎng)橋,降低導線傳輸延時。
如圖8所示,CANFDBridge是廣州致遠電子有限公司開發(fā)的高性能CAN/CANFD智能協(xié)議網(wǎng)橋,集成2路CAN/CANFD可切換接口,支持ISO標準CANFD與Bosch CANFD標準。每個接口具備獨立的2500VDC電氣隔離保護電路,使接口卡避免由于地環(huán)流的損壞,增強系統(tǒng)在惡劣環(huán)境中使用的可靠性。
CANFDBridge支持CAN轉(zhuǎn)CAN、CAN轉(zhuǎn)CANFD、CANFD轉(zhuǎn)CAN、CANFD轉(zhuǎn)CANFD等報文默認轉(zhuǎn)換處理。除此之外,還提供幀映射、合并和拆分等特殊轉(zhuǎn)換處理。用戶可自由設(shè)定CAN(FD)報文的轉(zhuǎn)發(fā)映射、組包拆包等規(guī)則,滿足自身應(yīng)用需求。
圖8 CAN FD網(wǎng)橋
如圖9所示,CANScope總線綜合分析儀是一款綜合性的CAN總線開發(fā)與測試的專業(yè)儀器,集海量存儲示波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、誤碼率分析儀、協(xié)議分析儀及可靠性測試工具于一身,并把各種儀器有機的整合和關(guān)聯(lián);重新定義CAN總線的開發(fā)測試方法,可對CAN網(wǎng)絡(luò)通信正確性、可靠性、合理性進行多角度全方位的評估;幫助用戶快速定位故障節(jié)點,解決CAN總線應(yīng)用的各種問題。
圖9 CANScope分析儀