CAN总线作为异步通信方式，收发双方节点需约定相同的波特率进行通讯，但由于各种因素影响，接收方的数据总会有误差，当误差过大时，整个通讯网络将不能正常通讯。那么，该如何保障CAN节点之间通信同步呢？
CAN同步机制
1、CAN时钟
首先了解一下CAN总线系统中的两个时钟：晶振时钟周期和CAN时钟周期。
晶振时钟周期：是由单片机振荡器的晶振频率决定的，指的是振荡器每振荡一次所消耗的时间长度，也是整个系统中最小的时间单位。
CAN时钟周期：CAN时钟是由系统时钟分频而来的时间长度值，实际上就是一个时间份额Tq。
图1 CAN时钟与位时间的关系
其中，CAN位时间表示CAN的一位二进制数据所保持的时间，具体关系如图2所示。
图2 CAN总线二进制报文与位时间关系
2、位时序
CAN总线作为串行通信，发送单元采用不归零编码，将数据以位流形式发送到总线上，并且每一位数据位宽都由CAN控制器的N个时钟周期组成，该时钟周期则为最小的时间单位Time Quantum（以下称为Tq），这N个Tq被分为四段：同步段（SS）、传播时间段（PTS）、相位缓冲段1（PBS1）、相位缓冲段2（PBS2），而采样点位置处于PBS1和PBS2的交界处。
1位分为4个段，每个段又由若干个Tq构成，这称为位时序,如图3所示。
图3 同TQ数量情况下不同采样点的配置时序
其中，各段的作用为：
同步段（SS:Synchronization Segment）：CAN网络中的所有节点，在接收一位数据时，以此段作为位起始的参考点，进行下降沿的检测，统计下降沿基于SS段的偏移，然后进行位时序的调整，使接收趋于同步（下降沿在理想情况下应出现在SS段）。需注意，进行位时序调整的条件是检测到下降沿，若无下降沿则不进行调整，因此为了避免多个相同连续位出现导致位时序得不到调整，产生不同步的情况，CAN控制器增加了填充位的概念，当出现连续5个相同位后，添加一位相反电平的填充位。SS段长度固定为1个Tq。
传播时间段（PTS:Propagation Time Segment）：CAN总线上数据的传输会受到物理延迟，比如发送单元的发送延迟、总线上信号的传播延迟、接收单元的输入延迟等，PTS段就是用来补偿这些因素产生的时间延迟。而PTS段长度至少应为这些因素产生的时间延时的2倍，PTS段长度至少为1个Tq。
相位缓冲段1（PBS1:Phase Buffer Segment 1）：若下降沿延后N个Tq，且延迟不大于同步跳转宽度，使得原本位时序中采样点位置提前N个Tq，则需要对PBS1段增加N个Tq数（使采样点位置延后N个Tq），吸收这段误差。PBS1段长度至少为1个Tq。
相位缓冲段2（PBS2:Phase Buffer Segment 2）：若跳变边沿提前N个Tq, 且不大于同步跳转宽度，使得原本位时序中采样点位置延后N个Tq,则需要对上一个位时序的PBS2段减少N个Tq数（使采样点位置提前N个Tq），吸收这段误差。PBS2段长度至少为2个Tq。
重同步补偿宽度（SJW: reSynchronization Jump Width）：SJW为PBS1增加或PBS2减少的最大Tq数。
3、CAN同步的策略
CAN同步是以位为单位，每接收一个下降沿，则进行一次同步。发送单元以约定好的位时序进行数据发送。接收单元根据总线上接收到的下降沿进行位时序同步。
但是，发送节点和接收节点作为互相独立的硬件个体，时钟频率误差、传输路径上的（电缆、驱动器等）相位延迟等都会引起时序偏差。因此接收单元需通过硬同步或者重同步的方法进行位时序调整。如图4帧结构所示，硬同步只在空闲状态检测出第一个下降沿（帧起始下降沿）时进行，而重同步则在其余各段进行。
图4 CAN标准数据帧结构
