一文搞懂CAN FD總線

隨著汽車功能越來(lái)越多，CAN總線的局限性也逐漸暴露：

1、CAN總線最高速率為1Mbit/s，通常使用的是500k，隨著功能的逐漸增多，各ECU之間的信息交互也越多，導(dǎo)致總線負(fù)載持續(xù)走高；

2、CAN報(bào)文中只有約40~50%的帶寬用于實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸；

3、響應(yīng)機(jī)制受車內(nèi)布線的物理特性限制，例如CAN控制器中的ACK生成延遲；收發(fā)器傳播延遲；導(dǎo)線延遲等。

為了解決上訴CAN總線的局限性，對(duì)其進(jìn)行升級(jí)時(shí)必不可少的，從而有了CAN FD，其全稱為CAN with Flexible Data rate。

2011年，開(kāi)始CAN FD協(xié)議的開(kāi)發(fā)，2015年ISO11898-1進(jìn)行了修訂，將CAN FD加入其中。

相對(duì)于CAN，CAN FD有什么不同呢？

1、傳輸速率不同。CAN FD的速率可變，從控制場(chǎng)中的BRS位到ACK場(chǎng)之前（含CRC分界符）為可變速率，最高速率可達(dá)到8Mbps(下圖的藍(lán)色部分)。其他部分與CAN相同。

2、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不同。CAN FD支持的最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為64byte。

3、幀格式不同。CanFD新增了FDF、BRS、ESI位：
??? FDF：表示CAN報(bào)文還是CAN-FD報(bào)文；

??? BRS：表示位速率轉(zhuǎn)換，該位隱性時(shí)，速率可變（即BSR到CRC使用轉(zhuǎn)換速率傳????????輸），該位為顯性時(shí)，以正常的CAN-FD總線速率傳輸（恒定速率）；
??? ESI:表示發(fā)送節(jié)點(diǎn)狀態(tài)。

4、ID長(zhǎng)度不同。CAN FD標(biāo)準(zhǔn)幀ID長(zhǎng)度可擴(kuò)展至12bit，CAN的標(biāo)準(zhǔn)幀ID為11bit。

CAN FD與CAN的兼容性咋樣？

CAN FD節(jié)點(diǎn)可以正常收發(fā)CAN報(bào)文，但CAN節(jié)點(diǎn)不能正確收發(fā)CAN FD報(bào)文，因?yàn)槠鋷袷讲灰恢隆?/span>

CAN FD的幀結(jié)構(gòu)是什么呢？

與CAN一樣，CAN FD一共具有，幀起始SOF，仲裁段，控制段，數(shù)據(jù)域，CRC域，ACK域，幀結(jié)束，共七個(gè)部分組成。

幀起始

CAN與CANFD使用相同的SOF標(biāo)志位來(lái)標(biāo)志報(bào)文的起始。幀起始由1個(gè)顯性位構(gòu)成，標(biāo)志著報(bào)文的開(kāi)始，并在總線上起著同步作用。

仲裁域

與CAN不同，CAN FD取消了對(duì)遠(yuǎn)程幀的支持，用RRS位替換了RTR位，為常顯性。IDE用于區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀。

控制域

CANFD與CAN有著相同的IDE，res，DLC位。同時(shí)增加了FDF、BRS、ESI三個(gè)bit位。FDF為隱性時(shí)，表示為CAN FD報(bào)文；

BRS為為速率轉(zhuǎn)換開(kāi)發(fā)，當(dāng)其隱性時(shí)，速率可變，當(dāng)其顯性時(shí)，以正常的CAN-FD總線速率傳輸（恒定速率);

ESI用于表示錯(cuò)誤狀態(tài)，主動(dòng)錯(cuò)誤發(fā)送顯性位，被動(dòng)錯(cuò)誤發(fā)送隱性位。

數(shù)據(jù)域

CAN FD兼容CAN的數(shù)據(jù)格式，同時(shí)最大還能支持12, 16, 20, 24, 32, 48, 64byte。

CRC

CAN FD對(duì)CRC算法進(jìn)行了改進(jìn)，CRC對(duì)填充位也加入了計(jì)算。在校驗(yàn)和部分為避免有連續(xù)位超過(guò)6個(gè)，就確定在第一位以及以后每4位添加一個(gè)填充位加以分割，這個(gè)填充位的值是上一位的反碼，作為格式檢查，如果填充位不是上一位的反碼，就作出錯(cuò)處理。CAN FD的CRC場(chǎng)擴(kuò)展到了21位。

ACK

ACK緊跟著CRC結(jié)束標(biāo)識(shí)位。不同的是，CAN FD支持2bits的ACK的識(shí)別。

幀結(jié)尾

與CAN一樣，CAN FD的幀結(jié)尾也為連續(xù)7位的隱性位。