第 １７卷 第 １期
２０１１年 ２月
上 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版）
ＪＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ）
Ｖ０１．１７ Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．２０１１
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－２８６１．２０１ １．０１．０１４
控 制 器 局 域 网位 时序 处 理 器 的 设 计 与 实 现
胡越 黎 ， 徐 晓勇
（上海大学 机电工程与 自动化学 院 ，上海 ２０００７２）
摘要：在控制器局域网（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，ＣＡＮ）总线通信中，位时序 的处理关 系到 ＣＡＮ能否 正确地 收发数据．
基于总线标称位时 间的周期结 构及位同步的工作原理 ，提出 ＣＡＮ ２．０协议 标称位 时 间的一种 优化方 法 ，即将传统
的标称位时间 由４个互不交叠 的段简化成 ３个 互不交叠 的段 ，并在此基础上提 出一种基 于同步状 态机 的 ＣＡＮ总线
位时序处理器 的设计方法 ，提供可编程 的时 间段 来补 偿传 播延迟 时间 和相位漂 移 ，并 对设 计 的电路进 行仿 真与验
证 ．结果表 明 ，相对于 ＣＡＮ协议规范标称位 时间的 ４个 互不交叠 的段 ，减少 了整个 位时 序处理 过程使用 的寄存 器 ，
简化了执行位 同步 的步骤 ，能更简便地处理 ＣＡＮ总线通信 的位时序 ，实现了 ＣＡＮ总 线协议 中对位定 时和位同步 的
控 制 ，更好地优化 了 ＣＡＮ网络 的性 能．
关键词 ：标称位 时间 ；同步 ；位时序处理器 ；控制器局域 网总线
中图分类号 ：ＴＮ ４０２ 文献标 志码 ：Ａ 文章 编号 ：１００７—２８６１（２０１１）０１－００８５－０５
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｂｉｔ Ｔｉｍ ｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ
ＨＵ Ｙｕｅ—ｌｉ， ＸＵ Ｘｉａｏ—ｙｏｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｗａｙ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｂｉｔ ｔｉｍｉｎｇ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ （ＣＡＮ）ｂｕｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｄｅａｌｔ
ｗｉｔｈ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅ ＣＡＮ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｃａｎ ｒｅｃｅｉｖｅ ｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｄａｔａ ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｎｏｍｉｎａｌ ｂｉｔ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｂｉｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ． Ｗ ｅ ｇｉｖｅ ａｎ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ
ｎｏｍｉｎａｌ ｂｉｔ ｔｉｍｅ ｏｆ ＣＡＮ ２．０ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｎｏｎ—ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｎｏｍｉｎａｌ ｂｉｔ
ｔｉｍｅ ｉｓ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｔｏ ３ ｎｏｎ—ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ ｓｅｇｍｅｎｔｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ，ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅ ａ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｂｉｔ ｔｉｍｉｎｇ
ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＢＴＰ）ｏｆ ＣＡＮ ｂｕｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ ｓｔａｔｅ ｍａｃｈｉｎｅ．Ｗｅ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｔｉｍｅ
ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｔｏ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅｓ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔｓ， ａｎｄ ｓｈｏｗ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＣＡＮ ２．０ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｃａｎ ｍｏｒｅ
ｅａｓｉｌｙ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＣＡＮ ｂｕｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｂｉｔ ｔｉｍｉｎｇ．Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＣＡＮ ｂｕｓ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｏｎ ｔｈｅ ｂｉｔ ｔｉｍｉｎｇ ａｎｄ
ｂｉｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｂｅｔｔｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚｅｓ ｔｈｅ ＣＡＮ ｎｅｔｗｏｒｋ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎｏｍｉｎａｌ ｂｉｔ ｔｉｍｅ；ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ；ｂｉｔ ｔｉｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＢＴＰ）；ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ
（ＣＡＮ）ｂｕｓ
控制器局域网（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，ＣＡＮ）是 由 ＩＳＯ定义 的串行 通信 总线 ，最早 由德 国 Ｂｏｓｃｈ
收稿 日期 ：２００９－０７－２０
基金项 目：上海市科委集成 电路设计专项资助项 目（０９７０６２０１３００）；上海市信息化专项资助项 目（０９０３４４）；上海市新能 源汽车高新技术产
业化基金资助项 目（０９６２５０２９）
通信作者 ：胡越黎（１９５９～），男 ，教授 ，博士生导师 ，博士 ，研究方 向为汽车电子 、机 器视觉 、【ｃ设计等．Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｕｙｕｅｌｉ＠ｓｈｕ．ｅｄｕ．ｅｌｌ
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