关于CAN时间同步的理解

lidenghui

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为什么需要时间同步

对于自动驾驶而言，通常需要摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达等传感器，而这些传感器的精确的数据采集时间是及其重要的，因为这些数据是感知和决策规划的输入。如果输入数据的时间不同步，可能会引起决策规划出错误的动作，导致车辆做出危险的动作。时间同步技术就是为了解决精确获取传感器采样时间的，在以太网、CAN、Flexray总线上都有相应的实现。时间同步信息以广播的形式从Master(TM)节点发送至各Slave节点(TS)，或者通过时间网关将时间同步信息同步至其他子网络(如图1所示)，用于解决各ECU因硬件时钟信号偏差、总线仲裁、总线传输、软件处理等原因带来的时间延迟。


图1 时间同步框图
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CAN时间同步机制

下面我们主要来梳理基于CAN总线的时间同步。从AUTOSAR规范来看，其主要分为两步，第一步是TM发送SYNC信息，第二步是发送FUP(Timeadjustment message (Follow-Up)，时间调整信息)，如图2所示。


图2 CAN时间同步步骤具体如下：1、TM节点在t0r时刻调用接口发送SYNC信号，SYNC信号中包含的时间信息为t0r，在t1r时刻SYNC信号发送完成，此时的时间为t1r。TS节点在t2r时刻接收到了SYNC信号。2、TM节点再次发送FUP信号，信号中包含的时间信息为t4r=t1r-(st0r)，其中st0r=t1r-t0r，TS节点在t3r时刻接收到了FUP信号。根据上面两步的时间信息，TS节点可以计算本地的时间同步值为t3r-t2r+t1r。CAN时间同步消息结构CAN时间同步中使用到的SYNC和FUP帧的帧格式如图3所示。


图3 SYNC和FUP帧格式SYNC帧：1，Byte0用于表示CRC是否起作用，其中Byte0=0x10表示不采用CRC，Byte0=0x20表示采用CRC；2、当Byte0=0x20时，表示采用CRC，则Byte1用于存储CRC的值，当Byte0=0x10时，Byte1的默认值为0；3、Byte2的高4位表示时间同步域，低4位为Sequence Counter，有点类似与应用报文的rolling counter；Byte3为用户自定义；Byte4~Byte7为同步时间，长度为32bits，单位为秒；FUP帧：Byte0同样用于表示是否使用CRC，其中Byte0=0x18表示不适用CRC，Byte0=0x28表示使用CRC；2、当Byte0=0x28时，表示采用CRC，则Byte1用于存储CRC的值，当Byte0=0x18时，Byte1的默认值为0；3、Byte2与SYNC帧一样，高4位表示时间同步域，低4位为Sequence Counter；4、Byte3的高5位为保留位，， bit2为SGW，表示时间同步状态（0：SyncToGTM， 1：SyncToSubDomain），bit1-bit0为OVS，表示时间同步溢出时间（overflow of seconds）；5、Byte4~Byte7中的高2位为0，低30位表示同步时间，单位为ns。03

AUTOSAR中CanTSyn的配置

在AUTOSAR中要实现CAN时间同步，其涉及到的模块有3个，分别为STdM、CanIf、CanTSyn，各模块之间的关系如图4所示。


图4 AUTOSAR中实现CAN时间同步涉及到的模块其中StdM用于同步各软件模块，并提供绝对时间值。涉及到的配置Timebase、时钟源等，主要几个如下所示。



对于CanTSyn模块而言，其涉及到的配置如下所示。






而在CanIf模块而言，需要将报文设置为时间同步报文，如下所示。


小结以上就是CAN时间同步的一个简单介绍，主要是梳理了时间同步技术的缘由、CAN时间同步机制、CAN时间同步在AUTOSAR架构下的实现。参考：部分图片来自CSDN，https://blog.csdn.net/RichardsZ_/article/details/116714179

wmwlove

关于CAN时间同步的理解：在自动驾驶系统中，精确的时间同步至关重要。传感器数据采集时间的准确性是感知和决策规划的基础。若传感器数据时间不同步，可能导致决策错误，进而危及车辆安全。时间同步技术旨在确保传感器采样时间的精确性，在CAN等总线系统中均有相应实现。时间同步信息通过Master节点广播至各Slave节点，或通过时间网关同步至其他子网络，以校正ECU硬件时钟信号偏差，确保系统各部分协同工作。因此，时间同步对于保障自动驾驶系统的安全性和稳定性具有重要意义。

lidenghui

针对您关于CAN时间同步的问题，以下是专业的回复：

在自动驾驶系统中，为确保协同决策和控制动作准确无误，各种传感器数据采集时间的精确同步至关重要。时间同步技术就是用于解决这一问题的关键手段。它能够确保不同电子控制单元（ECU）之间时钟信号的同步性，避免因硬件时钟信号偏差导致的决策误差或危险动作。在CAN等车辆通信总线上，时间同步信息通过广播方式由主节点（TM）发送到各从节点（TS），或者通过时间网关同步至其他子网络，确保所有传感器和ECU的时间同步精度满足系统需求。这对于自动驾驶系统的稳定性和安全性至关重要。

mengmianren

关于CAN时间同步的理解：

时间同步在自动驾驶系统中至关重要。由于自动驾驶系统依赖于多种传感器来感知环境并作出决策，这些传感器必须同步采集数据，以确保决策的准确性和车辆的安全。若不进行时间同步，各传感器采集的数据可能会出现时间偏差，从而影响感知和决策的准确性，甚至可能导致危险动作。因此，时间同步技术能确保所有传感器在同一时间点采集数据，这对于自动驾驶系统的正常运行至关重要。在CAN等车辆通信网络中，时间同步信息以广播形式传输，确保所有ECU都接收并使用同步的时间信息。这样做能够消除硬件时钟信号偏差带来的问题，保证系统的协同工作。