can总线延时分析

根据CAN控制网络数据流的方向可以看出，CAN网络的报文信息延时由以下三部份组成。
    
    

    1、帧延时Tdf : 由信息串行化导致的延时；

帧延时即报文信息的传输延时，由帧长度和总线的传输速率决定。
 
    帧长度：由数据场、识别符、填充位的个数共同决定。
传输速率：传输速率由波特率度量，CAN通讯时：一般传输距离为40~10000M，速率5～1Mbit/s之间变化。

由于CAN控制网络的报文信息大部分是短帧信息，其传输的数据字节数较少，则识别符的差异导致的延时差异将达到30～40％。
结论：帧格式对延时信息的影响是巨大的。

    2、软件延时与CAN控制器延时Tdsc : 
软件延时：是应用进程中，主CPU将数据从CAN控制器中读出/写入并作初步处理所耗费的时间。

CAN控制器延时：是CAN控制器为实现接收/发送缓存器中的信息和串行化的信息的相互转化所开销的时间，另外还有收发器的延时.

软件和控制器导致的延时与具体应用、主控器、CAN控制器和接口芯片有关。


    总延时包括从发送进程往CAN控制器的发送缓存器中写第一个数据开始，一直到接收进程中将接收缓存器中的有关数据全部读出的整个时间段。

    3、媒体访问延时Tdma : 是不同优先级报文抢夺总线资源时的总线冲突延时。

1）CAN控制网络中的网络节点数量很少且网络负载很小，那么网络信息延时基本上是由帧长度、位速率、应用进程和控制器决定。
    2）多节点、高负载的网络控制系统中，由报文抢占总线资源而引起的媒体访问延时将凸显其重要性。因此对媒体访问延时的分析对于设计工业控制系统来说，将具有非常重要的现实意义。
对于一个总线型控制网络，要对其媒体访问延时性能进行分析，须建立一个合理的数学模型进行理论分析，并进行离散时间系统的仿真试验加以验证。

     网络延时变化原因：
首先，是由于媒体访问冲突导致的延时变化；

网络平均负载对平均等待延时影响巨大。但是即使在同一平均网络负载条件下，由于微观网络负载的差异，将导致完全相同的两个报文的延时有巨大差异。
一个极端的情况是某一时间段网络微观负载为零，报文信息立即得到发送；但是在另外一个时间段，网络微观负载为满负荷运行，如该报文优先级不占优势的话，这将导致极大的延时。

分析结论：


  （1）网络的平均负载对延时变化的影响是巨大的，随着平均负载的提高，报文的最大最小等待延时的差值随之增加。


  （2）高优先级的报文的延时变化对网络负载不敏感。 


其次，是由于填充位的变化导致的延时变化；
在实际应用中间，填充位可导致0%～15%的帧延时波动。由于其影响是随机的，所以只能从统计特性上对填充位的影响加以分析。

另外，还有诸如器件引起的延时变化等。

     在实际测量应用中发现，即使在完全相同的测试条件下，
1）同一对节点之间报文发送方向的差异，也将导致较为明显的延时变化。该延时变化主要由控制器以及外接晶振差异所致。
2）同一对节点之间报文发送方向相同，所得到的报文延时仍程一定的散布。
此两种延时变化原理上不可避免，但其不受网络负载的影响，且影响较小。 

对于一个典型的控制网络来说，其信息响应时间要求为0.01～0.05Sec。
CAN总线实时性能分析可知，网络带宽和网络负载对控制网络实时性能有着巨大的影响。
    当一个CAN控制网络的传输速率100Kbps，其网络负载50%，且网络运行状况平稳，则完全能够保证控制信息在1～10ms内得到准确传送。如果进一步提高网络传输速率，使其500Kbps，降低网络负载，使其10%，则控制报文甚至可在1ms之内得到实时传送。这样，对于一般的过程控制，CAN总线网络完全能够满足其实时性要求，从而使得在其基础之上构建一个具备高实时性的控制网络系统成为了可能。

当然这在实现器件、网络负载、网络传输的平稳性能以及控制网络系统容量方面均提出了自己的要求。

通过如上对CAN实时性能的分析，可为设计控制网络系统提供了如下参考：
   （1）当标准帧能满足系统对控制容量、传输可靠性等性能需求时，尽量避免使用扩展帧。
   （2）在满足控制系统稳定性的前提下，尽量提高控制网络的传输速率，增加带宽。
   （3）尽量减小控制网络中不必要的节点及报文信息，降低网络负载，以预留较大的网络带宽裕量。
   （4）尽量选取性能稳定、均一的器件构建网络硬件，以提高网络的整体性能。
   （5）可适当增大控制采样周期，尽可能采用同步传输方式，并避免网络的微观拥塞情况。