如何处理CAN通讯故障

1、波特率的设定

首先是几个名词的含义，CAN里面1个位的构成如下。注意采样点的位置在PBS1和PBS2的中间。根据这个位时序就可以计算波特率了。

最小时间单位（Tq，Time Quantum）

同步段（SS，Synchronization Segment）1Tq

传播时间段（PTS，Propagation Time Segment）1-8Tq

相位缓冲段1（PBS1，Phase Buffer Segment1）1-8Tq

相位缓冲段2（PBS2，Phase Buffer Segment2）2-8Tq

再同步补偿宽度（SJW，reSynchronization Jump Width）1-4Tq

波特率分频器（BRP，Baud Rate Prescaler）

 

AN位时序寄存器（CAN_BTR）用于设置TS1、TS2、BRP、SJW等参数，直接决定CAN的波特率。

SJW[1:0]再同步补偿宽度；

TS1[3:0]时间段1；

TS2[2:0]时间段2；

BRP[9:0]波特率分频器；

呀，没有SS同步段的设置，因为SS恒等于1。

除此之外，我们还需要设置APB1的时钟频率，STM32F1通常为36MHz（外部8M晶振）。

CAN波特率计算公式（寄存器）

再同步补偿宽度(SJW)的具体作用是增大或减少CAN波特率的容许偏差量，也就是说它的大小和波特率的值没有很大关系，属辅助类的，可以理解为波特率精度调节。这里要注意的是这个值应该设计的尽可能大，满足位宽度容忍测试中，大于3%的要求。

其公式为trjw=tq*（sjw+1），指为了重新同步，该参数定义了CAN硬件在每位中可以延长或者缩短多少个时间单元的上限。在实际写程序时，这个sjw通常被定义为0。关于这个再同步补偿宽度很多资料中都写得很模糊，在这里我举个例子帮助大家理解下。这里先用库函数了，下面的第一个图是CAN_SJW_4tq时，用USBCAN分析仪探测的波特率结果，有5个波特率可以实现CAN通讯；下面的第二个图是CAN_SJW_1tq时，用USBCAN分析仪探测的波特率结果，这时只有3个波特率可以实现CAN通讯了。也就是容错性能变小了。这个值大些好还是小些好，需要日后研究了。

CAN_SJW_4tq时的情况，有效波特率段比较大

CAN_SJW_1tq时的情况，有效波特率段比较小

CAN_BTR寄存器

我们举个例子，假如SJW为0，TS1为8，TS2为7，BRP为3，那么波特率应该是36M/[（1+9+8）*4]=500kbps。

采样率的设定

除了波特率，我们还应该考虑一个叫做采样率的公式。这个公式如下。实际上我们可以看出来，采样率表示的是采样点在整个位中的相对位置。对上面的例子来说，采样率为（1+8+1）/（1+8+1+7+1）=55.6%，偏低。

当波特率大于800kbps时，推荐采样率为75%；当波特率为500k-800kbps时，推荐采样率80%左右；当波特率不大于500kbps时，推荐采样率为87.5%。采样点如果偏离这个标准过多，可能会导致一致性问题。

库函数中需要设置的值

刚才我们说STM32单片机中CAN的波特率主要由4个参数共同决定。他们分别是重新同步跳跃时间单元（tsjw）、时间段1的时间单元（tbs1）、时间段2的时间单元（tbs2）、波特率分频器（brp）。对应到STM32单片机的库函数中，分别对应的是CAN_SJW、CAN_BS1（即tbs1+1）、CAN_BS2（即tbs2+1）、CAN_Prescaler等4个参数。库函数中只需完成这4个参数的设定即可。比如设置CAN_SJW=1tq，CAN_BS1=6tq，CAN_BS2=1tq，CANPrescaler=9，则波特率=36M/[（1+6+1）*9]=500Kbps。

采样率=（1+6）/(1+6+1)=87.5%。要注意CAN_SJW没有参与任何公式的计算，波特率公式的那个位置是SS段，故而为1。

在这里推荐一个很不错的STM32-CAN波特率计算软件can_config.exe，如果有需要可以留言。但这个软件中，公式里面提到的CAN_SJW参与波特率运算的说法是错误的，要订正。

硬件设计注意

设计硬件时要注意收发器芯片的选取，如果系统5V供电可以选择NXP的82C251、TJA1050、MCP2551等，如果3.3V供电可以选择VD230。部分芯片的8脚有唤醒功能，需要详细阅读datasheet。MCU引脚的CAN_TX应接到收发器的TXD上，MCU的CAN_RX应接到收发器的RXD上。下图说明了信号的流向，CAN_TX对于MCU来说，属于输出；而CAN_RX对于MCU来说，属于输入。

其他

同步跳转宽度（SJW）：SJW的值直接影响到重同步时相位缓冲段的可调节的范围，SJW的值可以在1~4之间选择，我们选择3、4可以使总线获得更宽的波特率容忍度；

采样次数：分为单次采样跟三次采样，三次采样在设计之初虽然是为了过滤掉总线上毛刺，但是采用三次采样经常会影响SJW的跳转，所以实际应用中我们一般都会采用单次采样。

建议

波特率选取规则建议如下：

1. TSEG2 >= SJW；
2. BRP（波特率预分频）尽量小，SJW（同步跳转宽度）尽量大；
3. SMP（采样点）选取在75%~85%之间。
4. 采用单次采样。