常用的解决方案有光耦+CAN FD收发器,如图5所示。图中光耦6N137具有典型的单向延时60ns,加上全部信号双向传输会造成240ns延时。
图5 光耦+CAN收发器
相比上述分立器件的隔离方式,也可以采用隔离收发器的方案,如图6所示。例如,CTM5MFD采用磁耦隔离方式,延时时间在3~5ns。这种情况下,基本不会影响总线容许通信线缆长度。
图6 CAN FD隔离收发器
循环延时指TXD引脚信号变化导致至RXD引脚信号变化的时间差。如图7所示,可以测试TXD和RXD之间的循环延时。
图7 收发器循环延时测量
CAN FD收发器循环延时由收发器本身的性能决定,传播延时最大可达几百纳秒。CAN FD收发器延时是CAN总线规范必测项目,选取性能高的收发器,可以有效降低传输延时,增加总线传输距离。
线缆是CAN-bus总线传输的重要介质,其长度也是影响通讯延时的重要原因。不同类型的线缆会造成不同的延时效果。通常情况下,导线延时为5ns/m,建议选择较粗的导线,线径越大,延迟越小,或者可以使用镀金、镀银的线缆(镀金的0.2平方毫米线相当于1.0平方毫米的铜线)。线径过小,其导线阻值过大,影响传输速率造成延迟。线缆的延时越小,CAN总线传输的距离越远。
综合上述介绍,我们可以总结出以下解决信号延迟的方案:
●选择性能较好的CAN FD收发器和CAN FD控制器;
●使用CTM3(5)MFD磁耦隔离收发器,降低延时;
●使用标准线缆,禁止使用电话线、网线等线径较小的线缆,必要时可选择较好材质的导线;
●波特率一定时,传输距离过大,可以添加CAN FD网桥,降低导线传输延时。
如图8所示,CANFDBridge是广州致远电子有限公司开发的高性能CAN/CANFD智能协议网桥,集成2路CAN/CANFD可切换接口,支持ISO标准CANFD与Bosch CANFD标准。每个接口具备独立的2500VDC电气隔离保护电路,使接口卡避免由于地环流的损坏,增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。
CANFDBridge支持CAN转CAN、CAN转CANFD、CANFD转CAN、CANFD转CANFD等报文默认转换处理。除此之外,还提供帧映射、合并和拆分等特殊转换处理。用户可自由设定CAN(FD)报文的转发映射、组包拆包等规则,满足自身应用需求。
图8 CAN FD网桥
如图9所示,CANScope总线综合分析仪是一款综合性的CAN总线开发与测试的专业仪器,集海量存储示波器、网络分析仪、误码率分析仪、协议分析仪及可靠性测试工具于一身,并把各种仪器有机的整合和关联;重新定义CAN总线的开发测试方法,可对CAN网络通信正确性、可靠性、合理性进行多角度全方位的评估;帮助用户快速定位故障节点,解决CAN总线应用的各种问题。
图9 CANScope分析仪