2024年3月13日发(作者：富察香馨)
AN916
比较CAN和ECAN模块
作者：
Caio Gübel
Microchip Technology Inc.
ECAN接口特性
•实现的CAN协议：CAN 1.2、CAN 2.0A和CAN
2.0B
•支持DeviceNet™数据字节过滤器
•标准和扩展数据帧
•0-8字节数据长度
•可编程的比特率，最高为 1 Mb/s
•与PIC18XX8 CAN模块完全向下兼容
•三种工作模式：
-模式 0 – 传统模式
-模式1 – 支持DeviceNet的增强型传统模式
-模式2 – 支持DeviceNet的FIFO模式
•支持具有自动处理功能的远程帧
•带有区分优先级的两个接收报文存储缓冲器的双缓
冲接收器
•6个可编程作为接收和发送报文缓冲器的缓冲器
•16 个可与4个屏蔽寄存器之一相关的完全（标准/
扩展标识符）接收过滤器
•两个可以被分配给任何过滤器的完全接收过滤器屏
蔽寄存器
•一个可以被用作接收过滤器或接收过滤器屏蔽寄存
器的完全接收过滤器
•三个专用的发送缓冲器，具有应用程序指定的优先
级和中止功能
•利用集成的低通滤波器实现可编程唤醒功能
•可编程环回模式支持自测试操作
•在所有CAN接收器和发送器出现错误状态时，通
过中断发出信号
•可编程时钟源
•可编程的到定时器模块的链接，用于时间标记和网
络同步
•低功耗休眠模式
欲知有关CAN和ECAN的更多信息，请参见附录A：
“参考资料”。
随着带有增强型控制局域网（Enhanced Control Area
Network，ECAN）模块的PIC18FXX8X系列单片机的
面世，设计人员现在可以在PIC18FXX8系列器件原有
的CAN模块的和这种使能ECAN的新型器件之间进行
选择。
本应用笔记比较了两种模块的通信时间，并给出了结论
和建议，旨在帮助设计人员找到最适合给定应用和可用
部件的CAN解决方案。
比较和相关的建议均根据以下规则给出：
1.
2.
以指令条数（汇编语言）表示代码处理时间
以位时间表示发送和接收时间
CAN接口特性
•实现的CAN协议：CAN 1.2、CAN 2.0A和CAN
2.0B
•标准和扩展数据帧
•0-8字节数据长度
•可编程的比特率，最高为 1 Mb/s
•支持远程帧
•带有区分优先级的两个接收报文存储缓冲器的双缓
冲接收器
•6个完全（标准/扩展标识符）接收过滤器；两个
与高优先级接收缓冲器相关联，四个与低优先接收
缓冲器相关联
•两个完全接收过滤器屏蔽寄存器，每个都与高和低优
先级接收缓冲器相关联
•三个发送缓冲器，具有应用程序指定的优先级和中
止功能
•利用集成的低通滤波器实现可编程唤醒功能
•可编程环回模式支持自测试操作
•在所有CAN接收器和发送器出现错误状态时，通
过中断发出信号
•可编程时钟源
•可编程的到定时器模块的链接，用于时间标记和网
络同步
•低功耗休眠模式
2007 Microchip Technology 00916A_CN 第 1页
AN916
发送延时
CAN 实现的总线存取方法称为带冲突检测和报文优先
级仲裁的载波帧听多路存取（Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection and Arbitration on Mes-
sage Priorityi，CSMA/CD+AMP）。使用这种方法时，
将根据报文的优先级（由报文的标识符定义，标识符的
数字越小，优先级越高）解决发送冲突。
这种方法虽然可靠，但其发送报文的总时间会有变化。
这种变化一般不会给软实时系统带来问题，然而在需要
确定延时的硬实时系统中，发送总时间的变化可能导致
丢失死区时间。对最差情形下延时的分析不在本文的讨
论范围之内（见附录B：“CAN分析”了解有关该主题
的参考资料）。以下公式是描述这一过程的简化公式：
3.报文的总长度（包括填充位）应该尽可能地短，
因此，仔细选择报文标识符和报文内容非常重
要。
附录B：“CAN分析”提供了一份参考资料，介
绍了用来使填充量最小的控制优先级和数据发送
的有趣方法。
应用程序对接收的反应
CAN协议确保正确分配报文而没有规定单片机如何处
理报文。 因此，确保接收到报文的单片机有能力及时处
理报文以避免报文覆盖是至关重要的。
在这种情况下，可使用以下三种基本方法：
1.
2.
3.
增加处理器的时钟速率
降低总线速度
增加可用的接收缓冲器的数量
公式1：
L = Qj + Qt + Tt
其中：
L = 总延时
Qj = 排队抖动。发送任务所要花费的最长时间。它
表示将报文装入 CAN外设并请求发送的时间。
Qt = 排队时间。报文排队的最大有效时间。它包括
发送完已经在上一次仲裁中获胜的报文的时间、发
送所有具有更高优先级的报文的时间，以及所有总
线错误信令/恢复时间。
Tt = 有效发送时间。通过总线发送帧的时间。
第一种方法不仅要求单片机能够在更高的时钟频率下工
作，而且要求功耗和产生的噪声（由EMI引起）满足
系统规范。在某些场合，它可能适用，但必须进行仔细
的分析。在某些情形下，可能还需要调整硬件。
第二种方法相对而言使用较少，因为在许多情形下，总
线速度与外部因素有关，不能由设计人员控制。这些因
素包括关键报文的最大延时和传统硬件环境等。
第三种方法暗指系统中可以使用更多的缓冲器，或具有
将单片机升级为具有更多缓冲器的器件的可能性。
为了评估在CAN模块和ECAN模块中使用不同数量的
缓冲器的影响以及处理器速度的影响，已根据以下条件
进行了一些计算：
•主时钟：16、25、33和40MHz（16MHz是达到
1Mb/s比特率所需的最小频率）
•总线速度：1Mb/s
•RTR帧时间（无数据）：47 和67µs
•响应报文发送时间： 130和154µs
由此，我们可以得出一些简单但却十分重要的结论：
1.将报文装载到外设的时间在使用高速总线（接近
1Mb/s）时对通信有影响。可用的发送缓冲器越
多，用来管理发送缓冲器的时间就越短。一般建
议至少使用三个发送缓冲器。
安排发送时间的最佳方法为截止期单调算法， 其
中截止期最近的发送被分配给最高的优先级，以
优先级递减的顺序依次类推。Microchip的应用
“
AN853
，
PIC18XXX8 CAN Driver with Pri-
笔记
（DS00853A)介绍了优oritized Transmit Buffer
”
先级发送机制的一种有趣的实现方案。
2.
DS00916A_CN 第 2页 2007 Microchip Technology Inc.
2024年3月13日发(作者：富察香馨)
AN916
比较CAN和ECAN模块
作者：
Caio Gübel
Microchip Technology Inc.
ECAN接口特性
•实现的CAN协议：CAN 1.2、CAN 2.0A和CAN
2.0B
•支持DeviceNet™数据字节过滤器
•标准和扩展数据帧
•0-8字节数据长度
•可编程的比特率，最高为 1 Mb/s
•与PIC18XX8 CAN模块完全向下兼容
•三种工作模式：
-模式 0 – 传统模式
-模式1 – 支持DeviceNet的增强型传统模式
-模式2 – 支持DeviceNet的FIFO模式
•支持具有自动处理功能的远程帧
•带有区分优先级的两个接收报文存储缓冲器的双缓
冲接收器
•6个可编程作为接收和发送报文缓冲器的缓冲器
•16 个可与4个屏蔽寄存器之一相关的完全（标准/
扩展标识符）接收过滤器
•两个可以被分配给任何过滤器的完全接收过滤器屏
蔽寄存器
•一个可以被用作接收过滤器或接收过滤器屏蔽寄存
器的完全接收过滤器
•三个专用的发送缓冲器，具有应用程序指定的优先
级和中止功能
•利用集成的低通滤波器实现可编程唤醒功能
•可编程环回模式支持自测试操作
•在所有CAN接收器和发送器出现错误状态时，通
过中断发出信号
•可编程时钟源
•可编程的到定时器模块的链接，用于时间标记和网
络同步
•低功耗休眠模式
欲知有关CAN和ECAN的更多信息，请参见附录A：
“参考资料”。
随着带有增强型控制局域网（Enhanced Control Area
Network，ECAN）模块的PIC18FXX8X系列单片机的
面世，设计人员现在可以在PIC18FXX8系列器件原有
的CAN模块的和这种使能ECAN的新型器件之间进行
选择。
本应用笔记比较了两种模块的通信时间，并给出了结论
和建议，旨在帮助设计人员找到最适合给定应用和可用
部件的CAN解决方案。
比较和相关的建议均根据以下规则给出：
1.
2.
以指令条数（汇编语言）表示代码处理时间
以位时间表示发送和接收时间
CAN接口特性
•实现的CAN协议：CAN 1.2、CAN 2.0A和CAN
2.0B
•标准和扩展数据帧
•0-8字节数据长度
•可编程的比特率，最高为 1 Mb/s
•支持远程帧
•带有区分优先级的两个接收报文存储缓冲器的双缓
冲接收器
•6个完全（标准/扩展标识符）接收过滤器；两个
与高优先级接收缓冲器相关联，四个与低优先接收
缓冲器相关联
•两个完全接收过滤器屏蔽寄存器，每个都与高和低优
先级接收缓冲器相关联
•三个发送缓冲器，具有应用程序指定的优先级和中
止功能
•利用集成的低通滤波器实现可编程唤醒功能
•可编程环回模式支持自测试操作
•在所有CAN接收器和发送器出现错误状态时，通
过中断发出信号
•可编程时钟源
•可编程的到定时器模块的链接，用于时间标记和网
络同步
•低功耗休眠模式
2007 Microchip Technology 00916A_CN 第 1页
AN916
发送延时
CAN 实现的总线存取方法称为带冲突检测和报文优先
级仲裁的载波帧听多路存取（Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection and Arbitration on Mes-
sage Priorityi，CSMA/CD+AMP）。使用这种方法时，
将根据报文的优先级（由报文的标识符定义，标识符的
数字越小，优先级越高）解决发送冲突。
这种方法虽然可靠，但其发送报文的总时间会有变化。
这种变化一般不会给软实时系统带来问题，然而在需要
确定延时的硬实时系统中，发送总时间的变化可能导致
丢失死区时间。对最差情形下延时的分析不在本文的讨
论范围之内（见附录B：“CAN分析”了解有关该主题
的参考资料）。以下公式是描述这一过程的简化公式：
3.报文的总长度（包括填充位）应该尽可能地短，
因此，仔细选择报文标识符和报文内容非常重
要。
附录B：“CAN分析”提供了一份参考资料，介
绍了用来使填充量最小的控制优先级和数据发送
的有趣方法。
应用程序对接收的反应
CAN协议确保正确分配报文而没有规定单片机如何处
理报文。 因此，确保接收到报文的单片机有能力及时处
理报文以避免报文覆盖是至关重要的。
在这种情况下，可使用以下三种基本方法：
1.
2.
3.
增加处理器的时钟速率
降低总线速度
增加可用的接收缓冲器的数量
公式1：
L = Qj + Qt + Tt
其中：
L = 总延时
Qj = 排队抖动。发送任务所要花费的最长时间。它
表示将报文装入 CAN外设并请求发送的时间。
Qt = 排队时间。报文排队的最大有效时间。它包括
发送完已经在上一次仲裁中获胜的报文的时间、发
送所有具有更高优先级的报文的时间，以及所有总
线错误信令/恢复时间。
Tt = 有效发送时间。通过总线发送帧的时间。
第一种方法不仅要求单片机能够在更高的时钟频率下工
作，而且要求功耗和产生的噪声（由EMI引起）满足
系统规范。在某些场合，它可能适用，但必须进行仔细
的分析。在某些情形下，可能还需要调整硬件。
第二种方法相对而言使用较少，因为在许多情形下，总
线速度与外部因素有关，不能由设计人员控制。这些因
素包括关键报文的最大延时和传统硬件环境等。
第三种方法暗指系统中可以使用更多的缓冲器，或具有
将单片机升级为具有更多缓冲器的器件的可能性。
为了评估在CAN模块和ECAN模块中使用不同数量的
缓冲器的影响以及处理器速度的影响，已根据以下条件
进行了一些计算：
•主时钟：16、25、33和40MHz（16MHz是达到
1Mb/s比特率所需的最小频率）
•总线速度：1Mb/s
•RTR帧时间（无数据）：47 和67µs
•响应报文发送时间： 130和154µs
由此，我们可以得出一些简单但却十分重要的结论：
1.将报文装载到外设的时间在使用高速总线（接近
1Mb/s）时对通信有影响。可用的发送缓冲器越
多，用来管理发送缓冲器的时间就越短。一般建
议至少使用三个发送缓冲器。
安排发送时间的最佳方法为截止期单调算法， 其
中截止期最近的发送被分配给最高的优先级，以
优先级递减的顺序依次类推。Microchip的应用
“
AN853
，
PIC18XXX8 CAN Driver with Pri-
笔记
（DS00853A)介绍了优oritized Transmit Buffer
”
先级发送机制的一种有趣的实现方案。
2.
DS00916A_CN 第 2页 2007 Microchip Technology Inc.