Quanto può essere lungo uno stub CAN-FD?

Uno stub è la derivazione che collega un nodo alla dorsale. Gli effetti di linea di trasmissione sono sempre presenti; con la velocità cambia quanto pesano. A bit rate bassi la rete ha molto tempo per assorbire ritardi di propagazione e assestamento. In CAN-FD (2, 5 o 8 Mbit/s nella fase dati) i bit sono molto più corti, e uno stub diventa una linea le cui riflessioni possono essere ancora in corso quando il ricevitore campiona.

Cosa succede alla giunzione

Nel modello ideale di una giunzione a T tra tre linee con la stessa impedenza caratteristica, il fronte in arrivo vede in parallelo le due linee che proseguono:

Un terzo dell'ampiezza torna verso il trasmettitore e due terzi proseguono in ciascun ramo. L'estremità dello stub è quasi aperta (${\mathrm{\Gamma }}_L\approx +1$), quindi il fronte torna alla giunzione dopo il tempo di andata e ritorno

e ne nasce un treno di riflessioni: il ringing. In una rete reale il quadro cambia per l'impedenza d'ingresso dei transceiver, le capacità parassite, le discontinuità del PCB, le terminazioni e le perdite del cavo, per cui la riflessione non è esattamente quella ideale. È ciò che il simulatore modella tratto per tratto.

Una regola pratica di prima approssimazione

Una regola conservativa per una prima stima della lunghezza dello stub è:

dove $t_{\mathrm{pd},\mathrm{stub}}=\ell /v$ è il ritardo di sola andata dello stub. Con un cavo a circa 5 ns/m (v ≈ 2·10⁸ m/s):

È una stima semplificata, non un limite universale del CAN-FD: il limite reale dipende dal transceiver, dalla topologia, dal cavo e dai margini temporali dei ricevitori.

Le velocità del CAN-FD

Il bit rate fissa la durata del bit, non la velocità dei fronti:

A velocità più alte c'è meno tempo perché il ringing si estingua, quindi in generale conviene avere stub più corti. Restare sotto i 10–30 cm è un obiettivo progettuale prudente, non un limite teorico. Il limite reale dipende da quattro cose insieme: tempi di salita e discesa del transceiver, durata del bit, punto di campionamento e la rete stessa (impedenze, terminazioni, capacità dei nodi, numero e posizione delle derivazioni). A 8 Mbit/s serve anche particolare attenzione alle capacità e alla qualifica del controller e del transceiver scelti.

Il punto di campionamento

Il punto di campionamento della fase dati dipende dal bit rate, dal transceiver e dai requisiti temporali della rete: non esiste un valore giusto per tutte le velocità.

• A 2 Mbit/s, punti di campionamento intorno al 70–80% danno al ringing più tempo per estinguersi.
• A velocità più alte, come 5 Mbit/s, un punto di campionamento più vicino al centro del bit può dare margini migliori rispetto a jitter e asimmetrie del transceiver.

La robustezza va verificata rispetto agli istanti di campionamento più anticipato e più tardivo possibili per ciascun ricevitore, non solo rispetto al punto nominale. Questi istanti si spostano con la tolleranza degli oscillatori, l'asimmetria del transceiver tra i due fronti, i ritardi tra MCU e transceiver e il ritardo di propagazione. In CAN-FD il trasmettitore controlla inoltre i propri bit in un secondary sample point (SSP) con la compensazione del ritardo (TDC): è un istante distinto dal punto di campionamento dei ricevitori.

Come usare il simulatore per questo

1. Seleziona lo stub e allungalo trascinando il nodo (con Shift passi da 1 mm).
2. Guarda il margine in tensione e l'assestamento a ogni ricevitore.
3. Usa «Fissa traccia» per confrontare due lunghezze.

Il simulatore calcola la tensione differenziale CANH − CANL sulla topologia reale e la confronta con le soglie del ricevitore al punto di campionamento nominale di ogni nodo, spostato del ritardo di propagazione. Non modella la tolleranza degli oscillatori, le asimmetrie temporali del transceiver né il TDC. Considera «assestato ben prima del punto di campionamento» come condizione necessaria e tieni un margine di tempo su entrambi i lati.