[发明专利]提高CAN总线通信速率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信技术，特别涉及一种提高CAN总线通信速率的方法。

背景技术

自CAN创立以来，它的最大通信速率就限制在1Mbit/s，而在即将到来的应用领域中，出于对纯功能性定时或通信容量的需要，嵌入式多路传输网络必须具有更高的比特率，大约为5～10Mbit/s。因此，一切都必须重新思考和重建。使用“一切”这个词，可能令读者感到惊讶，但这是事实。CAN的最大通信速率之所以为1Mbit/s，主要是由CAN所采用的技术理念决定的。尽管在有关CAN的书籍中很少提及技术理念方面的限制，如线路传播效应、反射系数和支线等，但当设计新协议及其物理层时，若比特率超过1Mbit/s，不考虑这些物理参数及其影响是不可能的。

CAN的最大比特率1Mbps与协议的确认位结构有关。应答域由发送方发出的三个(应答间隙及应答界定)隐性位组成，所有接收到正确的CRC序列的节点将在发送节点的应答间隙上将发送的这一隐性位改写为显性位。因此，发送节点将一直监视总线信号已确认网络中至少一个节点正确地接收到所发信息。应答界定符是应答域中第三个隐性位，由此可见，应答间隙两边有两个隐性位:CRC域和应答界定位。ACK场的作用是确保发送节点能够正确的发送报文。报文至少被一个节点正确接收ACK才是有效的。报文在ACK的发送过程如图1所示，首先发送节点在ACK发送隐性位。当正确接收到报文的节点时，ACK发送显性；未正确接收到报文的节点时，ACK发送隐性。最后，发送节点检测应答位是否被显性覆盖，若是则发送成功。为使协议正常运行，信号的传出与传入时间之和一定要允许确认信号落入确认位的持续时间内。CAN协议的这个特点限制了传播时间，从而对网络节点之间的最大距离产生制约，同时排除了采用某些拓扑结构的可能性，也无法使用涉及传播不对称性的解决方案(如网络分支)。当达到最大通信速率1Mbps时，通信距离最低为40米。

发明内容

本发明是针对CAN的最大通信速率限制在1Mbit/s，限制通信发展的问题，提出了一种提高CAN总线通信速率的方法，对数据帧格式进行结构变动，提高CAN总线通信速率。

本发明的技术方案为：一种提高CAN总线通信速率的方法，CAN总线中的ACK场为确认场，其中的ACK间隙为确认位，将CAN总线数据帧格式中的确认场确认位从一位扩展到两位，总的报文传输时间不变，相应的确认位一位的时间变为两位的时间，确认位中的一位的位时间缩短，作为位时间倒数的位速率相应提高。

本发明的有益效果在于：本发明提高CAN总线通信速率的方法，在原有CAN总线协议基础上，通过对帧格式的简单变动，实现了CAN总线传输速率的有效改善，对于增强汽车CAN总线控制系统的实时性具有重要意义。

附图说明

图1为报文在ACK的发送过程图；

图2为本发明数据帧格式图；

图3为本发明位时间组成图。

具体实施方式

本发明提高CAN总线通信速率的方法就是将CAN总线确认场(ACK场)的ACK间隙(即确认位)从一位扩展到两位，如图2所示本发明数据帧格式图，原来1位的ACK间隙变成相同的2位，此时总的报文传输时间不变，相应的确认位一位的时间变为两位的时间，确认位中的一位的位时间就缩短了，收到确认位的时间就缩短了，位速率是位时间的倒数，因此通信速率也就相应提高了。

位时间可由传输距离和传播速度来确定，位时间由同步段、传播段、相位缓存段1和相位缓存段2组成，如图3所示。本发明通过假设一个传输距离和传播速度，求出此时的位时间，与目前的最短位时间进行比较。当然这个位时间是要具有实际意义的，能够满足位时间的定义。位时间按时间份额(TQ)进行编程设置，时间份额TQ是位时间中最小时间单位。时间份额TQ是由节点的振荡器周期推出的固定时间单元，一般取作振荡周期的整数倍。设所选振荡器频率决定的最小时间为t_min，用于对TQ的长度进行编程调整的整数分度值为m，CAN协议中m的可取值范围为1～32，则时间份额的长度可由下式表示：

TQ＝m×t_min (1－1)

组成位时间的各时间段长度分别为：同步段长度为1个TQ；传播段的长度可编程为1～8个TQ；相位缓冲段1的长度可编程为1～8个TQ；相位缓冲段2的长度为相位缓冲段1和信息处理时间的最大值；信息处理时间小于或等于2个TQ。在位时间中，时间份额总数必须被编程为至少8～25个。