[驱动开发篇] Can通信进阶 --- CanFD 的三次采样

在CAN数据通信中，采样次数（sample points/number of samples）通常指的是在位时间（bit time）内，CAN收发器对总线上电平取样的次数，以判断该位的值。两类协议之间的主要差异体现在采样机制和位时序的调整能力上。

CAN FD 协议本身 并没有强制要求必须支持三次采样。它只是允许三次采样作为一种选项存在于控制器设计中，主要是为了兼容老旧设备或改善某些特殊情况下的噪声容忍度。
**ISO 11898-1（CAN FD标准）**规定：
- 必须支持单次采样。
- 三次采样是可选功能，标准并不要求所有芯片必须支持。

采样次数 ：
- 标准CAN（ISO 11898-1，也叫Classical CAN）只允许单点采样（single sampling）。
- 即：在每一个位周期的采样点（sample point），收发器只对总线电平采样一次，用于判断该位是"显性"还是"隐性"。
工作机制 ：
- 通过**重同步段（Re-Sync Segment）和再同步（Resynchronization）**机制去提升通信稳定性。

采样次数：
- CAN FD由两类采样模式决定：
  1. 单点采样（Single Sampling）：同标准CAN一样，在采样点取一次样。
  2. 三点采样（Triple Sampling）：在某些实现（尤其用于抗干扰）或者特定配置下，CAN FD允许配置为三点采样。
三点采样的机制（可选项，一般只在仲裁段低速通信才启用）：
- 在位时内选定的三个时间点各取一次样，然后采用"多数原则"判定该位的最终电平（即有两个以上为某状态则认为该位是该状态）。
- 在**Data Phase（数据段）**高速部分，通常仍为单点采样，以减少时序复杂度和资源消耗。
实现方式：
- 三点采样在高速阶段一般不用，因为对同步要求更高，只有在某些兼容性或特殊要求下可配置。
- 当前主流CAN FD控制器大多数只在仲裁段支持三点采样。

传统 CAN/CAN FD 控制器在每个位时间内的特定采样点对总线取样一次。启用三次采样时，控制器会在靠近采样点前后各加一次，再在采样点取一次，也就是：

最终结果由多数原则决定（即至少两次一致则取该值），用来提升抗干扰能力。

采样次数的灵活性：
- 标准CAN ：通常只能选择单点采样。
- CAN FD ：可支持三点采样，但通常只有在仲裁段（Arbitration Phase）低速模式、需要兼容老模块时才用。
为什么有三点采样？
- 三点采样在噪声较大、信号完整性较差场合（尤其长线、旧线束、物理层匹配不好时）可以提升抗干扰能力。
- 但在高速数据传输（CAN FD数据段），三点采样会带来更大的时序复杂度，得不偿失，因此高速阶段通常关闭。

大部分主流CAN FD控制器（如NXP、Microchip、Infineon、TI等）
- 默认或始终 采用单次采样 ，尤其是在数据段（Data Phase） ，几乎都是单采样，以保证高速与精度。
- 对于仲裁段（Arbitration Phase），部分芯片可通过寄存器配置启用"三次采样"，但并不是所有控制器计数器提供。
- 有的芯片（如Microchip MCP2517FD，NXP S32K，TI TCAN系列等）三次采样仅作为可选项出现，在默认配置和大多数应用中不开启。

c 复制代码

// 伪代码示例（以MCP2517FD为例）
// 假定NBTCFG寄存器已定义，位0(SAM)为三次采样使能
CxNBTCFGbits.SAM = 1;      // 启用三采
// 其他时序参数配置同CAN基本位时序

c 复制代码

CAN->FDCTRL |= CAN_FDCTRL_SAMP_MASK;   // 启用三采（SAMP=1）

c 复制代码

XMC_CAN_NODE->NCR |= XMC_CAN_NCR_SAM_Msk;  // 启用三采

Q：三次采样（Triple Sampling）是否被所有支持CAN FD帧的芯片普遍支持？

三次采样并不是所有支持CAN FD帧的芯片的"标配"功能。它通常只在一些控制器或在仲裁段作为可选项支持。现实应用中，CAN FD 的高速数据段普遍采用单点采样。