在CANFD协议中，为什么会存在发送延迟?

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众所周知，CAN控制器发送信号时，是经过收发器后发往CAN总线后，再经过收发器反馈总线信号。那么发送过程中，控制器发送位信号到接收位信号就不可避免地存在环路延迟。发送延迟时间的总和如下：

CAN控制器内部产生TX信号到Tx引脚的传播延迟；

Tx引脚到收发器TxD引脚的传播延迟；

收发器环路延迟TxD到RxD;

收发器RxD引脚到CAN控制器Rx引脚延迟；

CAN控制器Rx引脚到控制器内部收到Rx信号的延迟。

CAN协议中规定：发送方发送位时，需检测接收到的位与发送是否一致，若不一致则产生错误帧（位错误）。如果发送延迟过长，则将直接导致发送与接收位不一致而产生错误帧。由于传统CAN协议规定最高波特率为1Mbps，即位宽1us，正常情况下，传输延迟不会超过位宽的采样点（当然具体延迟取决于收发器环路延迟、传输距离、传输线缆质量等），因此不会因为发送延迟而产生错误。

为什么CANFD要对发送延迟做补偿？

在CANFD中，数据段的波特率是比CAN更高的（BRS位为隐性时），此时波特率越高，位宽越小，在发送报文时发送延迟影响越大，越容易产生位错误。由于发送延迟无法避免，此时就需要一种机制来保证发送与接收的位对应上，以避免产生位错误。这种机制就是发送延迟补偿了。

1、CAN FD控制器延时

CAN FD控制器造成的延时可以从两方面分析：

软件延时：在应用进程中，主CPU将数据从CAN FD控制器中读写耗费的时间；

控制器延时：CAN FD控制器实现串行化信息所耗费的时间。

这个过程中与主控制器、CAN FD控制器、接口芯片等有关，通常情况下，延时在纳秒级以下，可以忽略不计。

2、隔离方式造成的延时

为了增加信号传输的可靠性，通常都会在CAN FD底层硬件设计中添加隔离设计。隔离器件的添加，带来一定的延时并影响CANFD系统容许的线缆长度。不同的隔离方式，延时效果也不同。

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。

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，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。

CAN FD隔离收发器

3、收发器循环延时

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。如图所示，可以测试TXD和RXD之间的循环延时。

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。

4、线缆传播延时

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。