Das erste Problem ist also, dass Sie dieses lange Kabel verlegen müssen! Ein 1 km langes Stück Draht ist einfach eine große Last, und es fällt Ihrem Mikrocontroller-Ausgang schwer, die Spannung zuverlässig zu ändern.

Stellen Sie sich vor, dass der Draht als Kondensator von Draht zu Masse durch seine Umgebung verläuft. Sie benötigen also einen starken output-Treiber.

Sie möchten, dass eine Abschlusslast am Empfänger angesteuert wird, die relativ stark ist (also vielleicht 75 Ω bis 120 Ω oder so).

Sie möchten eine geeignete Filterung am Empfänger, um die ursprüngliche Uhr zu extrahieren.

Sie möchten eine etwas abgeschirmte Verkabelung, um nicht 1000 m Funkantennenempfang zu empfangen.

mit vielen damit verbundenen Knoten

Das bedeutet, dass diese vielen Knoten einen eigenen Empfänger benötigen. Sie können nicht in jedem dieser Knoten einen starken Terminator einfügen (die Belastung des Treibers würde enorm werden), aber wenn Sie dies nicht tun, werden Sie an diesen Knoten schreckliche Probleme mit der Signalqualität bekommen.

Für mich klingt das so, als würden Sie wirklich einen Multi-Drop-Bus bauen wollen ... wie CAN!

Oder Sie möchten die Uhr an jedem Knoten empfangen, neu generieren (Schmitt-Trigger?) und erneut senden - verketten Sie sie, anstatt einen linearen Bus zu verwenden.

läuft bis zu 1000 m

Äh, das ist wirklich der Rand dessen, was CAN bei lächerlich niedrigen Bitraten noch unterstützt (und nicht alle Geräte unterstützen die niedrigste CAN-Rate, IIRC; überprüfen Sie dies, bevor Sie falsch investieren!)

Beachten Sie auch, dass Sie für diese Länge wirklich möchten, dass der CAN-Bus über ein abgeschirmtes Twisted Pair oder Coax läuft. Ethernet-Verkabelung ist billig und kann auf Spulen gekauft werden.

Betrachtet man Ihre separate Uhr: Sie haben bereits CAN; Es ist ziemlich fraglich, ob Sie eine separate 1-kHz-Taktleitung benötigen: Sie haben eine Möglichkeit, zwischen Knoten auf eine Weise zu kommunizieren, die zeitgenauer ist als eine 1-kHz-Periode. Fügen Sie also einfach eine CAN-fähige hinzu Mikrocontroller zu jedem Knoten und fügen Sie einen Master hinzu, der ihnen regelmäßig mitteilt, wie viele 1-kHz-Zyklen seit der letzten CAN-Taktmeldung vergangen sind. Die Mikrocontroller können dann einen internen Zähler einstellen und lokal einen zentral disziplinierten 1-kHz-Wert erzeugen.

Das erspart Ihnen Verkabelung und bietet Ihnen etwas, das remote funktioniert, wenn (und nur wenn) Ihr CAN-Bus zuverlässig läuft.

Andere Optionen umfassen das Hinzufügen von selbst entworfenen Bittakt-Beobachtern, die nur die Übertragungen von Ihrem Master beobachten, um zu erfahren, welcher Bittakt verwendet wird, und um damit lokal 1 kHz zu erzeugen.

Ein 1000 m langer Bus mit zusätzlichen Taktfunktionen scheint ganz am Rande dessen zu stehen, was Sie mit einem einzelnen CAN-Bus tun sollten. Ich würde empfehlen, diesen Bus zu segmentieren, wenn dies architektonisch machbar ist. (Die Segmentierung erhöht die Komplexität, lokalisiert jedoch Fehler und erleichtert häufig das Debuggen.)

Bei den sehr niedrigen Baudraten, die Sie mit einem so langen CAN-Bus nutzen können, können Sie auch einfach drahtlos arbeiten und alle Kabel entfernen. Es ist alles ein Kompromiss zwischen Verkabelung und Hardwarekosten und eingeschränkt durch die Zuverlässigkeit, die Sie benötigen (Tipp: Geben Sie tatsächlich Zahlen ein - selbst ein kabelgebundener Bus ist nicht rauschfrei, und Sie müssen darüber nachdenken, was mit Ihrem System passiert, wenn CAN-Bus-Pakete werden unterwegs unterbrochen.

Persönlich: Ich würde nicht versuchen, mein eigenes Bussystem aufzubauen. Für Langstrecken mit hoher Knotenzahl verwenden die Benutzer anwendungsfalloptimierte Feldbusse wie PROFIBUS oder EtherCAT oder einfach nur: Plain Ethernet! Sie können Ethernet mit billigen Ethernet-Switches segmentieren. Sie können, müssen aber keine verlustsicheren Protokolle wie TCP / IP ausführen. Die Verkabelung mit Steckverbindern ist supergünstig und gut getestet.

Ihre Anwendungen scheinen also die MCU-Zeiten zu koordinieren: Das ist definitiv mehr eine Aufgabe für periodische CAN-Nachrichten als ein 1-kHz-Takt.Wenn Sie Genauigkeit benötigen, sollten Sie sich Internetprotokolle wie NTP ansehen und überlegen, wie Sie sie für ein CAN-System anpassen können (der Trick besteht wirklich nur darin, ab und zu einen Zwei-Wege-Austausch mit Roundtrip-Messung durchzuführen). P.>

Sie müssen wirklich gründlich darüber nachdenken, was Sie wirklich unter "simultan" verstehen.

Über eine Spannweite von 1000 Metern erstreckt sich das Konzept nicht auf das Sub-ns-Regime.Heck, es würde einen Lichtimpuls von mehr als 3000 ns benötigen, um diese Strecke zurückzulegen, und ein elektrischer Impuls würde mehr als 5000 ns über eine ideale Übertragungsleitung dauern.Ihr ungeschirmter Draht wird aufgrund der R-C-Verzögerungen, die durch das Laden aller Knoten auf dem Weg entstehen, noch langsamer sein.

Wenn Sie an jedem Knoten GPS-Empfänger verwenden, gelangen Sie zumindest in den Bereich von zehn ns.

Haben Sie darüber nachgedacht, eine Sinuswelle zu senden und einen Komparator am Empfangsende zu verwenden, um eine Rechteckwelle zu rekonstruieren?

bei 1 km bleibt nicht viel von einer Rechteckwelle übrig, da alle höherfrequenten Komponenten aufgrund der Übertragungsleitung

Wenn Sie Twisted Pair-Verkabelung zur Verfügung haben, können Sie einfach CAN-Transceiver (Vorsicht vor der Timeout-Funktion) oder RS-485-Transceiver für das Signal verwenden.Sie werden mit Sicherheit eine gewisse Ausbreitungsverzögerung hinzufügen, diese sollte jedoch behoben werden.

Nun, 1000 m sind eine ziemliche Entfernung, die eine signifikante Kapazität und Induktivität in den Drähten über der Impedanz bietet.Wenn Sie an einem Ende ein 1-kHz-Rechtecksignal anlegen, sieht das Signal am anderen Ende überhaupt nicht wie ein Rechteckimpuls aus.

Es ist reine Physik - nehmen Sie Impedanz, Kapazität, Induktivität des Kabels pro Meter und multiplizieren Sie mit der Länge des Kabels.

Es gibt verschiedene Methoden, um einen Teil des Problems zu überwinden, aber normalerweise erhöhen sich die Kosten des Projekts.

Haben Sie sich jemals mit einer Lösung zur Übertragung von Glasfasersignalen befasst?

Es ist nicht zu empfindlich gegen Funkstörungen, keine Induktivitäts- / Kapazitätseffekte und die Ausbreitung des Signals liegt nahe bei 300.000 km / s.Natürlich ist eine Signaldämpfung über eine solche Entfernung nicht vermeidbar.

Dieses Taktsignal IMO wird für alles benötigt.Senden Sie einfach regelmäßig eine CAN-Nachricht mit dem aktuellen Zeitstempel.Es synchronisiert die Knoten und ist die Quelle der Kalibrierungsdaten für die internen Uhren

Denken Sie daran, dass die Knoten nicht perfekt synchronisiert sind (selbst wenn Sie Ihr Taktsignal haben), da das Signal zwischen den entferntesten Knoten> 3usek