LPC21xx CAN 波特率计算-电子工程世界

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在做技术支持的时候，经常接到这样的客户电话，“在使用开发板上的CAN通信时，VPB时钟为和光盘例程里的不一样，CAN波特率怎么设置？我们希望用到的CAN波特率有5K、10K、50K、500K、1000K等”。CAN波特率设置不正确将导致CAN无法通信，于是，就波特率计算的方法我写了这篇文章，以后再有客户问这类问题，便可以直接把这篇文章发给客户。
CAN波特率的计算公式如下：

其中tcan是CAN系统时钟的一个周期，tbit是一个CAN位周期。

以VPB时钟Fpclk=24MHz，选择采样点位置在85%左右为佳，即使TESG1/(TESG1+TESG2)在85%左右，2 BPS_1000K 0x140002
       BPS_800K 0x160002
       BPS_500K 0x1C0002
       BPS_250K 0x1C0005
       BPS_125K 0x1C000B
       BPS_100K 0x1C000E
       BPS_50K 0x1C001D
       BPS_20K 0x1C004A
       BPS_10K 0x1C0095

现在以500Kbps为例，首先得到(3 + TESG1 + TESG2) *（BRP+1）= 48, 满足TESG1 /(TESG1 + TESG2)在85%左右，2

第一组采样点在88%左右，第二组采样点在84%左右，所以我们取第二组，得到TESG1=11，TESG2=2，BRP=2，代入得到CANnBTR寄存器值为0x1C0002。
对于另一个常用的Fpclk=11.0592MHz，同样可以得出相应CANnBTR寄存器值，在此给出部分值，您可以根据自己的需要计算对应的值。
500k           0x170001
250k           0x170003
125k           0x170007
100k           0x170009
50k           0x1700013
20k           0x170031
10k           0x170064
    5k           0x1700c8

当VPB时钟为4*11059200Hz时，常用波特率与总线时序器对照表（周立功给的，11059200kHz的波特率都是近似的，有误差）BPS = (SAM << 23)|(TSEG2 << 20)|(TSEG1 << 16)|(SJW << 14)| BRP
#define BPS_5K        (1 << 23)|(1 << 20)|(6 << 16)|(0 << 14)| 879
#define BPS_10K      (1 << 23)|(1 << 20)|(6 << 16)|(0 << 14)| 439
#define BPS_20K      (1 << 23)|(1 << 20)|(6 << 16)|(0 << 14)| 219
#define BPS_40K      (1 << 23)|(1 << 20)|(6 << 16)|(0 << 14)| 109
#define BPS_50K      (1 << 23)|(1 << 20)|(6 << 16)|(0 << 14)| 87
#define BPS_80K      (1 << 23)|(1 << 20)|(4 << 16)|(0 << 14)| 68
#define BPS_100K    (1 << 23)|(1 << 20)|(6 << 16)|(0 << 14)| 43
#define BPS_125K    (0 << 23)|(1 << 20)|(4 << 16)|(0 << 14)| 43
#define BPS_200K    (0 << 23)|(1 << 20)|(6 << 16)|(0 << 14)| 21
#define BPS_250K    (0 << 23)|(1 << 20)|(4 << 16)|(0 << 14)| 21
#define BPS_400K    (0 << 23)|(1 << 20)|(6 << 16)|(0 << 14)| 10
#define BPS_500K    (0 << 23)|(1 << 20)|(4 << 16)|(0 << 14)| 10
#define BPS_666K    (0 << 23)|(1 << 20)|(2 << 16)|(0 << 14)| 10
#define BPS_800K    (0 << 23)|(1 << 20)|(1 << 16)|(0 << 14)| 10
#define BPS_1000K (0 << 23)|(1 << 20)|(1 << 16)|(0 << 14)| 8
以下是我自己推导的（仅供参考）
CANBTR(0xE00xx014)

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
0	0	0	0	0	0	0	0	SAM	TSEG2			TSEG1				SJW		0	0	0	0	BRP

波特率BPS= 上面计算公式

SAM 0：125K及以上波特率
1：100K及以下波特率

Can控制器器只需要进行少量的设置就可以进行通信,就可以像RS232/48那样使用。
其中较难设置的部分就是通信波特率的计算。CAN总线能够在一定的范围内容忍总线上CAN节点的通信波特率的偏差，这种机能使得CAN总线有很强的容错性，同时也降低了对每个节点的振荡器精度。
实际上，CAN总线的波特率是一个范围。假设定义的波特率是250KB/S，但是实际上根据对寄存器的设置，实际的波特率可能为200~300KB/S（具体值取决于寄存器的设置）。
简单介绍一个波特率的计算，在CAN的底层协议里将CAN数据的每一位时间(TBit）分为许多的时间段(Tscl)，这些时间段包括：
A．位同步时间(Tsync)
B．时间段1(Tseg1)
C．时间段2(Tseg2)
其中位同步时间占用1个Tscl；时间段2占用(Tseg1+1)个Tscl；时间段2占用(Tseg2+1)个Tscl,所以CAN控制器的位时间(TBit)就是：
TBit=Tseg1+Tseg2+Tsync=(TSEG1+TSEG2+3）*Tscl，
那么CAN的波特率(CANbps)就是1/TBit。
但是这样计算出的值是一个理论值。在实际的网络通信中由于存在传输的延时、不同节点的晶体的误差等因素，使得网络CAN的波特率的计算变得复杂起来。CAN在技术上便引入了重同步的概念，以更好的解决这些问题。这样重同步带来的结果就是要么时间段1(Tseg1)增加TSJW（同步跳转宽度SJW+1），要么时间段减少TSJW，因此CAN的波特率实际上有一个范围：
1/(Tbit+Tsjw) ≤CANbps≤1/(Tbit-Tsjw)
CAN有波特率的值四以下几个元素决定：
A．最小时间段Tscl；
B．时间段1 TSEG1；
C．时间段2 TSEG2；
D．同步跳转宽度 SJW
那么Tscl又是怎么计算的呢？这是总线时序寄存器中的预分频寄存器BRP派上了用场，Tscl＝（BRP+1）/FVBP。FVBP为微处理器的外设时钟Fpclk。
而TSEG1与TSEG2又是怎么划分的呢？TSEG1与TSEG2的长度决定了CAN数据的采样点，这种方式允许宽范围的数据传输延迟和晶体的误差。其中TSEG1用来调整数据传输延迟时间造成的误差，而TSEG2则用来调整不同点节点晶体频率的误差。但是他们由于过于灵活，而使初次接触CAN的人有点无所适从。TSEG1与TSEG2的是分大体遵循以下规则： Tseg2≥Tscl2，Tseg2≥2TSJW，Tseg1≥Tseg2
总的来说，对于CAN的波特率计算问题，把握一个大的方向就行了，其计算公式可以规结为：
BitRate = Fpclk/( (BRP+1) * ((Tseg1+1)+(Tseg2+1)+1)

关于CAN的波特率的计算，在数据手册上已经有很详细的说明。在此，简要的把计算方法给出来：

Tcsc :bit位每一编码的时间长度，每bit可以配置为8~25位编码，常设为16 。

Tcsc=1/波特率/编码长度；按上面计算 Tcsc="1/1MHz/16"=62.5ns (取63) 。

BRP = (Tcsc x MCK) - 1=6.3-1 (可以取 5)

各种延迟（Tprs ：）

Delay of the bus driver: 50 ns

Delay of the receiver: 30ns

Delay of the bus line (20m): 110ns

Tprs = 2 * (50+30+110) ns = 380 ns

PROPAG= 380 ns/ Tcsc-1 =6.08Tcsc-1 (可取 6)

Tphs1 + Tphs2 = bit time - Tcsc - Tprs = (16 - 1 - 7)Tcsc= 8

常取 Tphs1 = Tphs2 ，所以 Tphs1 = Tphs2 =4 ；

Tsjw = Min(4 Tcsc,Tphs1) = 4 Tcsc （From 1 to Tphs1 ）

SJW = Tsjw/Tcsc - 1 = 3 ;

现在CAN_BR 中的各个参数就都有了（BRP=5 ；SJW=3；PROPAG=6；PHASE1=PHASE=4）,填进去就应该OK了。

假设我们先不考虑BTR0中的SJW位和BTR1中的SAM位。那么，BTR0和BTR1就是2个分频系数寄存器；它们的乘积是一个扩展的分频系数。即：

BTR0×BTR1＝F_BASE／Fbps （1）
其中：
内部频率基准源F_BASE = Fclk／2，即外部晶振频率Fclk的2分频。注意任何应用中，当利用外部晶振作为基准源的时候，都是先经过2分频整形的。
（1）式中，当晶振为16M时，F_BASE＝8000K
当晶振为12M时，F_BASE＝6000K
Fbps就是我们所希望得到的CAN总线频率。单位为K。
设（1）式中BTR0＝m，BTR1＝n，外部晶振16M，则有：

n ＝8000／ Fbps （2）

这样，当Fbps取我们希望的值时，就会得到一个m * n的组合值。当n选定，m值也唯一。
n值CAN规范中规定8～25。（也就是BTR1的值）基本原则为：Fbps值越高时，选取n（通过设置BTR1）值越大。其原因不难理解。
我假定一般应用中选取n＝10，也就是：
同步段＋相位缓冲段1＋相位缓冲段2 ＝1＋5＋4
则(2)式简化为
m＝800／Fbps

m的最大设置值为64，SJA1000最大分频系数m*n＝64x25＝1600。因此标准算法中通常以16M晶振为例。其实有了公式（1），任何晶振值（6M～24M）都很容易计算。
SAM的确定：低频时，选SAM＝1，即采样3次。高频100K以上时，取SAM＝0，即采样1次。
SJA重同步跳宽选取: 与数字锁相环技术有关。n值选得大时，SJA可以选得大，即一次可以修正多个脉冲份额Tscl。n值小或频率低时，选SJA＝1。即BTR0.7和BTR0.6都设为0。

关键字：LPC21xx CAN 波特率计算引用地址：LPC21xx CAN 波特率计算

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