CANopen FD
Tipps für die Geräte- und Netzwerkauslegung
Eine höhere Übertragungsrate und mehr Nutzdaten pro Nachricht – mit diesem Ziel wurde das klassische CAN-Protokoll um die FD-Version erweitert. Für Entwickler stellt sich nun die Frage nach dem idealen Design entsprechender Geräte und Netzwerke.
Seit 2015 ist das CAN-FD-Protokoll in der ISO 11898-1 standardisiert. Diese Norm enthält allerdings keine Anforderungen an die Hersteller von Geräten. Sie ist vielmehr ausschließlich für Chip-Hersteller gedacht, die das CAN-FD-Protokoll in Silizium gießen wollen. Das gleiche gilt für die Norm ISO 11898-2, welche die Treiberbausteine beschreibt. Die internationale Anwender- und Herstellervereinigung CAN in Automation (CiA) gibt deshalb allgemeine Empfehlungen für die Entwicklungen von CAN-FD-Schnittstellen und CAN-FD-Netzwerken heraus (CiA 601). Diese mehrteilige Dokumentenreihe ist teilweise noch im Entwurfs-Status. Darüber hinaus enthält die CANopen-FD-Spezifikation (CiA 1301) einige Empfehlungen zur Einstellung des Bit-Timings.
Noch ist die Auswahl der ‚kleinen‘ Mikrocontroller mit integrierten CAN-FD-Controllern gering. Dies wird sich aber demnächst ändern. Da in industriellen Anwendungen eine hohe Interoperabilität gefordert ist – insbesondere in ‚offenen‘ Netzwerken –, sollte der Geräte-Entwickler darauf achten, dass der gewählte CAN-FD-Controller mit einer von der CiA empfohlenen Frequenz betrieben werden kann – also 20, 40 oder 80 MHz.
Auch ansonsten sollte der Mikrocontroller den Empfehlungen von CiA 601-2 entsprechen – insbesondere was die Breite der Bit-Timing-Register angeht. In ISO 11898-1 ist nur eine geringe Breite von bis zu 80 Time-Quanta gefordert, die für eine robuste Datenübertragung nicht immer ausreicht. Denn es gilt: Aus je mehr Time-Quanta ein Bit besteht, umso geringer wird der unvermeidbare Quantisierungsfehler. Um viele Time-Quanta einzustellen, braucht es also ein breites Register. Konkret empfiehlt CiA 601-2 für die Arbitrierungs-Bitrate eine Einstellung von 256 Time-Quanta für TSEG1 (vor dem Abtastzeitpunkt) und von 128 Time-Quanta für TSEG2 (nach dem Abtastzeitpunkt). Für die schnelle Phase des CAN-FD-Frames – die Datenphase – sollte der Controller eine maximale Einstellung von 32 (TSEG1) beziehungsweise 16 Time-Quanta (TSEG2) ermöglichen.
Um Wartung und Fehlerbeseitigung zu erleichtern, empfiehlt CiA 601-2 nicht zuletzt die Nutzung von Interrupt-Vektoren für Warnungen und entdeckte Fehler. Dazu zählen unter anderem die lesbaren Fehlerzähler für empfangene und gesendete Frames.
- Tipps für die Geräte- und Netzwerkauslegung
- Die geeigneten Bausteine
- Die Wahl der Abtastzeitpunkte
