CAN（Controller Area Network）总线作为一种广泛应用于汽车、工业自动化等领域的串行通信协议，其传输速率一直是人们关注的重点。在实际应用中，CAN2.0 的波特率被限制在 1Mbps，这背后主要有以下四个方面的原因。

物理定律限制

CAN 通信安全的特点在于其发送错误自监测要求，即发送器会将将要发送的位电平与总线上检测到的位电平进行比较。这就要求所有发送回路必须具备反馈功能，也就是说，发送节点发出一个数据位，该数据位传播到远的接收节点，接收节点应答一个数据位后再传播回发送端。而电信号在这个回路上的传播是需要时间的。根据物理学研究结果，铜线中的电信号传播速度大约为2.3×108m/s。

以 40 米长的电缆为例，电信号来回会有5ns/m×40m×2=400ns的延迟，再加上1.25倍的设计余量，即400ns×1.25=500ns，这样算下来传输速率为 2Mbps。如果电缆长度为 20 米，传输速率则可达 4Mbps。然而，电缆过短会导致通信系统的空间规模变小。考虑到 CAN 的实际使用环境，电缆长度按 40 米设计。

时钟源振荡器频率限制

在 CAN 总线的设计中，按照tbit=8Tq，的PSEG1=2，PSEG2=2，PTS=4tbit来计算。如果波特率为 1MHz，那么振荡器频率需满足≥8×1MHz=8MHz；若波特率为 2MHz，振荡器频率则需≥8×2MHz=16MHz。由此可见，波特率要求越高，时钟源振荡器频率也必须越高。

时钟源振荡器频率误差的限制

一项新技术能否得到广泛普及，成本是一个关键因素。为了节省线缆成本，CAN 通信采用异步传输方式，时钟信号由网络上的每个 ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）自己提供。为了保证收发时序的同步，所有时钟信号的频率误差必须控制在一定范围内。从理论上来说，通信速率越高，每个位的时间就越短，这就要求时钟频率更高，且误差更小。

在 CAN 的设计之初，就排除了频率误差较大的 RC 振荡器（误差在 1% 以上），剩下的可选方案有陶瓷谐振器和晶体谐振器（俗称晶振）。晶振的频率误差更低，但价格相对昂贵。石英晶体谐振器的频率稳定度高达百万分之几（ppm），做成振荡器后其频率稳定度可达10?6量级；如果是温补振荡器，频率稳定度可达10?7量级；恒温振荡器甚至可做到10?8 10?9量级，多层恒温振荡器更可达到10?9量级，用作系统时钟时可以达到几百年不差一秒，用于导弹或航天领域时，飞行上万公里误差不到一米。而陶瓷谐振器的频率稳定度只有千分之几，与石英晶体谐振器相比明显较差。不过，陶瓷谐振器具有起振容易、价格低廉的特点，在对时钟要求不太高的电路中，其性价比优于石英晶体谐振器。

根据 ISO11898 - 1 - 2003 标准描述，选用 N 位填充时，频率误差df公式表明，填充位的位数 N 越大，对振荡器的精度要求就越高。经过分析，按照tbit=8Tq，的PSEG1=2，PSEG2=2，PTS=4带入公式计算，可得df≤2/(2×(13×8?2))=0.98%=9800ppm，对于这样的误差，陶瓷谐振器完够满足要求。

总线传输延迟的考虑

在前面分析物理定律限制时，仅考虑了总线上信号的传播延迟，实际上发送单元和接收单元的芯片处理信号本身也需要时间。因此，对于 40 米长的电缆，单程5ns/m×40m=200ns的时间是不够的。按照传播延迟通常有 2 个Tq来考虑，tbit=8Tq，的PSEG1=2，PSEG2=2，PTS=4。当波特率为 1Mbps 时，Tq=125ns，2Tq=250ns；当波特率为 2Mbps 时，Tq=62.5ns，2Tq=125ns。显然，1MHz 的波特率能够覆盖住这个传输延迟时间。此外，ISO11898 - 5 - 2007 标准也限制了这个时间为 255ns。