在CANFD协议中,有个重要的概念TDC(Transmitter Delay Compensation)即发送延迟补偿,字面意思就是对发送延迟进行补偿。那么为什么会存在发送延迟,又为什么CANFD要对发送延迟做补偿?
为什么存在发送延迟
众所周知,CAN控制器发送信号时,是经过收发器后发往CAN总线后,再经过收发器反馈总线信号。那么发送过程中,控制器发送位信号到接收位信号就不可避免的存在环路延迟。发送延迟时间的总和如下:
CAN控制器内部产生TX信号到Tx引脚的传播延迟;
Tx引脚到收发器TxD引脚的传播延迟;
收发器环路延迟TxD到RxD;
收发器RxD引脚到CAN控制器Rx引脚延迟;
CAN控制器Rx引脚到控制器内部收到Rx信号的延迟。
CAN协议中规定:发送方发送位时,需检测接收到的位与发送是否一致,若不一致则产生错误帧(位错误)。如果发送延迟过长,则将直接导致发送与接收位不一致而产生错误帧。由于传统CAN协议规定最高波特率为1Mbps,即位宽1us,正常情况下,传输延迟不会超过位宽的采样点(当然具体延迟取决于收发器环路延迟、传输距离、传输线缆质量等),因此不会因为发送延迟而产生错误。
为什么CANFD要对发送延迟做补偿
在CANFD中,数据段的波特率是比CAN更高的(BRS位为隐性时),此时波特率越高,位宽越小,在发送报文时发送延迟影响越大,越容易产生位错误。由于发送延迟无法避免,此时就需要一种机制来保证发送与接收的位对应上,以避免产生位错误。这种机制就是发送延迟补偿了。
发送延迟补偿(TDC)
TDC实际上就是在发送BRS位为隐性的CANFD报文时(BRS隐性即开启数据域波特率),在发送时延迟一定时间后,在第二采样点采样接收位,以正确采样到发送位对应的接收位。
发送延迟测量
那么延迟采样的延迟时间是多久呢?实际上,开启TDC后,控制器将自动测量Tx信号线上FDF位到r0位下降沿与Rx信号线上FDF位到r0位边沿的之间的延迟时间,如下图中所示,TDCV即为延迟时间。发送延迟测量的时间单位为CAN控制器时钟(TDC寄存器中一般对TDCV的值有限制,若超过寄存器最大位数,则发送延迟测量失败)。
第二采样点(SSP)
在达到延迟时间后,控制器此时需要采样接收位,该采样点我们称为第二采样点(SSP=Second Sample Point),以区别未延迟之前的采样点(SP),如下图所示。
SSP等于测量延迟TDCV+发送延迟补偿偏移TDCO(TDC Offset)之和。一般TDCO设置与第一采样点一致,即(PROP+TSEG1) * DBRP。主要注意是:实际填入寄存器的波特率参数一般为实际值减一,具体可参考控制器手册说明。
此外,ISO11898-1:2015中还对TDC做了一些规定:
开启TDC后,数据段波特率的预分频值(DBRP)应设置为1或2;
控制器实现TDC机制应能补偿至少两个位时间。
TDC配置建议
当CANFD数据域波特率大于1Mbps时,应开启TDC。
数据段波特率的预分频值(DBRP)建议设置为1或2。
第二采样点SSP=发送延迟测量值TD + Offset, 其中Offset设置与第一采样点一致或早1Tq。
当然,USBCANFD-200U系列CANFD卡的TDC也同样遵循上述配置,用户使用时,无需再手动配置。
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