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06-18
CAN协议与其他现场总线协议的区别之一是它使用同步数据传输而不是异步传输（面向字符）。
这意味着可以更有效地利用传输性能，但另一方面，这需要更复杂的位同步方法。
面向字符的协议中的位同步实现起来很简单，在接受每个字符的起始位时进行同步。
但在同步传输协议中，只有帧的开头才有起始位。
这通常不足以保持接收器的位样本与发送器同步。
为了使接收器能够在帧末尾正确地采样接收到的比特流，接收器需要不断地重新同步。
重新同步意味着可以在比特流中的每个有效信号边沿检测到接收信号的时钟周期。
发送和接收振荡器之间的最大可能时间差必须通过在信号边沿之间的最大时间周期内的位间隔内标称采样点之前和之后的足够空闲时间（“相位缓冲器”）来补偿。
由于CAN协议使用非破坏性位总线仲裁和显性确认位，因此从发送器到接收器并返回到接收器的信号传输必须在一位时间内完成。
因此，除了为同步预留的时间外，还需要一段时间（“传输延迟周期”）来补偿总线上的信号传输以及发送和接收节点内部的信号延迟。
图 1 显示了标称位时间，分为 4 个不重叠的时间段： · 同步段 (Sync_Seg) · 传输时间段 (Prop_Seg) · 相位缓冲段 1(Phase_Seg1) ·相位缓冲段2(Phase_Seg2) 图1位时间的划分 一个位间隔的时间周期的长度被定义为基于振荡器周期的基本时间单位(时间份额)倍数。
基本时间单位tq是表达同步机制时间分辨率的基本单位，因同步段而被引入比特时间中。
同步段是位时间中出现 CAN 信号电平边沿的部分。
同步段之后产生的边沿与同步段之间的距离称为边沿的“相位误差e”。
传输延迟段提供了处理网络中最大信号传输延迟所需的时间。
该时间段必须是两个节点之间最大信号传输延迟时间的两倍加上发送节点和接收节点的内部延迟之和。
需要区分两种类型的同步：帧开头的“硬同步”和帧中间的“重新同步”。
硬同步后，无论相位误差如何，位时间都会在同步段末尾重新开始。
这迫使硬同步边沿延伸到重启位时间的同步段中。
重新同步会导致位时间缩短或延长，从而移动采样点。
标称采样点前后都有相位缓冲段，为重新同步期间实际采样点的移位保留空闲时间。
当隐性位转变为显性位电平时，同步仅发生在边沿。
通过在每个时间量采样总线的实际电平并将其与前一个采样点的总线电平进行比较来检测边沿。
如果在同步段内检测到边沿，则该边沿是同步的，否则信号边沿和同步段末尾之间的距离就是边沿相位误差（按时间测量）。
如果边沿出现在同步段之前，则相位误差为负，否则为正。
如果相位误差为正，相位缓冲段1将被扩展。
每次重新同步缩短或延长相位缓冲段的最大量（“同步跳跃宽度”，SJW）是有限的，并且可编程为1和Min{4，Phase_Seg1}之间的值。
当信号边沿相位误差值小于或等于SJW的编程值时。
硬同步和重新同步的值将是相同的。
如果相位误差量大于SJW，则重新同步将无法完全补偿相位误差，因此误差（相位误差-SJW）仍然存在。
两个采样点之间只允许一次同步。
重新同步保持边沿和采样点之间的最小距离，使得总线电平稳定和尖峰滤波的时间小于传输段和相位段之和1倍。
一位时间内的不同段可根据以下限制进行编程： · Sync_Seg：1 个分时 · Prop_Seg1：1...8 或更多分时 · Phase_Seg1：1 。
..8 个或更多分时 · Phase_Seg2：Max{Phase_Seg1，消息处理时间} · 波特率预分频器：1...32 · SJW：1... 4，但不大于Min{4, Phase_Seg1} 同步期间，Phase_Seg1 可以比编程的标称时间长，而 Phase_Seg2 可以比标称时间短。
“数据处理时间”在采样点之后开始，是用于确定随后发送的位（例如数据位、CRC 位、填充位、错误标志或空闲）的级别的时间。
该时间不能大于 2 个时间量。
其长度是 Phase_Seg2 编程值的下限。
Phase_Seg2可以小于同步时的数据处理时间，不会影响总线时序。
每个位时间的分时值必须设置在8到25的范围内。
图 2 重新同步原理 重新同步原理如图 2 所示。
如果发送器的振荡器比接收器的 (a) 慢，则用于同步的信号边沿将延迟到达接收器。
接收器可以通过移动采样点来进行补偿。
可补偿的最大累积“延迟”（边沿相位误差）由相位段1剩余的时间决定。
在重新同步过程中，如果相位误差的值小于或等于SJW，则采样点根据发生的边沿相位误差e进行移位，因此采样点相对于当前位位置的位置为恢复了。
当发送器的振荡器比接收器的振荡器快时 (b)，信号边沿到达的时间早于接收器预期的时间，因此下一个比特间隔必须更早开始。
这是通过缩短相位缓冲部分2来实现的。
在这种情况下，同步段被省略，因此重新同步后，信号边沿到采样点的距离等于同步段到采样点的距离（如果没有）检测到边缘）。
在第一个示例中，该“高级”边沿的相位误差值小于 SJW，因此实现了完全补偿。
相位缓冲段只是暂时改变，如果在下一个位时间内没有检测到相位错误，它们将返回到其标称值。
接收器期望边沿出现在同步段内。
以下是适用于位同步[ISO99-1]的规则： · 一位时间内两个采样点之间只有一次同步。
· 只有当前一个采样点检测到的信号电平与后一个采样点检测到的信号电平不同时，才能使用信号边沿从隐性到显性进行同步。
短暂的干扰脉冲没有效果。
· 每当总线空闲时出现隐性到显性信号边沿时，就会执行“硬同步”（新位时间间隔的开始）。
· 帧间空间中的隐性显性信号边缘（间歇场的第一位除外）会导致执行硬同步。
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