技(jì)術交流

    對于中(zhong)國制造2025與(yǔ)汽車産業(yè)發展方向(xiàng)，新能源和(hé)智能🚩化一(yi)直是人們(men)讨論的兩(liǎng)個主題。在(zài)汽車智能(neng)化的過程(cheng)中🌈，CAN FD協議由(yóu)于其優越(yue)的性能受(shou)到了大家(jiā)廣泛的關(guan)注，本文将(jiāng)和大家一(yi)起了解最(zui)新CAN FD。

當今社(shè)會，汽車已(yi)經成爲了(le)我們生活(huo)中不可缺(que)少的一部(bù)分，人們希(xī)望汽車不(bu)僅僅是一(yī)種代步工(gōng)具，更希望(wang)在汽車是(shi)生活及工(gong)作範圍的(de)一種延伸(shēn)。在汽車上(shang)就像呆在(zài)自己的辦(ban)公室和家(jiā)⭕裏一樣，可(kě)以打電話(hua)、上網、娛樂(le)、工作。

因此(ci)，汽車制造(zao)商爲了提(tí)高産品競(jìng)争力，将越(yue)來越多功(gōng)能集成到(dào)了汽車上(shang)。ECU（電子控制(zhi)單元）大量(liang)地增加使(shǐ)總線負載(zai)率急劇增(zēng)🈲大，傳統的(de)CAN總線越來(lái)越顯得力(li)不從心。因(yin)此，CAN FD(CAN with Flexible Data-Rate)協議誕(dan)生了。
 
它繼(ji)承了CAN總線(xian)的主要特(te)性，提高了(le)CAN總線的網(wǎng)絡通✍️信帶(dai)寬，改善了(le)錯誤幀漏(lou)檢率，同時(shi)可以保持(chí)網絡系統(tong)大部分軟(ruan)硬件特别(bie)是物理層(ceng)不變。這種(zhong)相似性使(shǐ)ECU供應商不(bu)需要對ECU的(de)軟件部分(fen)做🔴大規模(mo)修改即可(kě)升級汽車(chē)通信網絡(luò)。

一、CAN FD做出的(de)改進

CAN FD采用(yòng)了兩種方(fāng)式來提高(gao)通信的效(xiào)率：一種方(fāng)式爲縮短(duǎn)位時間提(ti)高位速率(lǜ)；另一種方(fāng)式爲加長(zhang)數據場長(zhǎng)度減少報(bao)文數量降(jiang)低總線負(fu)載率。在CRC校(xiao)驗段采用(yong)了三種多(duō)項式來保(bao)證高速通(tōng)訊♊下的數(shu)據可靠性(xìng)。

1、可變速率(lü)(CAN with Flexible Data-Rate)

從控制場(chang)中的BRS位到(dào)ACK場之前（含(han)CRC分界符）爲(wei)可變速率(lü)，其餘部分(fèn)爲原CAN總線(xian)用的速率(lǜ)。兩種速率(lü)各有一套(tao)位時間定(ding)義寄存器(qi)⭕，它們除了(le)采用不同(tong)的位時間(jiān)單位TQ外，位(wei)時間各段(duàn)的分配比(bǐ)例也可不(bú)同。
 

2、新的數(shù)據場長度(du)

CAN FD對數據場(chang)的長度作(zuò)了很大的(de)擴充，DLC最大(dà)支持64個字(zi)節，在DLC小于(yu)等于8時與(yǔ)原CAN總線是(shì)一樣的，大(da)于8時則有(yǒu)一個非線(xiàn)性的增長(zhǎng)🙇‍♀️，最大的數(shu)據場長度(du)可達64字節(jie)。如下所示(shì)爲DLC數值與(yǔ)字節數的(de)非線性對(duì)應關系。
 

3、CRC校(xiào)驗場

在CAN FD協(xie)議标準化(hua)的過程中(zhong)，通信的可(ke)靠性也得(dé)到了提高(gao)。由于DLCs的長(zhǎng)度不同，在(zai)DLC大于8個字(zì)節時，CAN FD選擇(zé)了兩種新(xīn)💃的BCH型🔅CRC多項(xiàng)式。
 

二、CAN FD幀結(jié)構分析

1、CAN FD數(shu)據幀在幀(zhēn)起始（SOF）和仲(zhong)裁段（Arbitration Field）
 

與傳(chuan)統CAN相比，CAN FD取(qǔ)消了對遠(yuǎn)程幀的支(zhi)持，用RRS位替(ti)換了RTR位♍，爲(wei)常🐪顯性。IDE位(wei)仍爲标準(zhun)幀和擴展(zhǎn)幀标志位(wèi)，若标準幀(zhen)與擴展幀(zhen)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼具有相同(tóng)🙇🏻的前 11位ID，那(nà)麽标準幀(zhen)将會💃🏻由于(yu)IDE位爲0，優先(xian)獲得總🌏線(xian)。

RRS(remote request substitution)遠程請求(qiú)替換位：即(jí)傳統CAN中的(de)RTR位；
SRR (substitute remote request)代替遠(yuan)程幀請求(qiú)位：SRR位爲保(bao)留位，無影(ying)響；
IDE(Identifier Extension)擴展幀(zhēn)标志：顯性(xìng)(0)=11位ID，隐性(1)=29位(wei)ID。

2、CAN FD在控制段(duàn)中新添加(jia)了三個位(wèi)FDF位、BRS位、ESI位
 

FDF位(wèi)（Flexible Data Rate Format）：原CAN數據幀(zhen)中的保留(liu)位r。FDF位常爲(wei)隐性（1），表示(shi)CAN FD報文；
BRS位（ Bit Rate Switch）：位(wèi)速率轉換(huàn)開關，當BRS爲(wèi)顯性位（0）時(shí)數據段的(de)位速率與(yǔ)仲裁段💁的(de)位速率一(yi)緻，當BRS爲隐(yin)性位（1）時數(shù)據段的位(wei)速率高于(yú)仲裁段的(de)位速率；
ESI位(wei)（Error State Indicator）：，錯誤狀态(tai)指示，主動(dong)錯誤時發(fa)送顯性位(wèi)（0），被動錯誤(wù)🌈時發🧡送隐(yin)性位（1）。

3、DLCs的值(zhí)與數據場(chang)和CRC校驗場(chǎng)有關，在上(shang)文中已經(jing)說明。

4、CAN FD的确(què)認場，幀結(jie)尾及間歇(xie)場與傳統(tǒng)CAN一樣，就不(bú)再贅述。
 

三(san)、如何從傳(chuán)統的CAN升級(jí)到CAN FD

盡管CAN FD繼(jì)承了絕大(da)部分傳統(tong)CAN的特性，但(dan)是從傳統(tǒng)CAN到CAN FD的升級(ji)，我🌈們仍需(xū)要做很多(duō)的工作。

1、在(zai)硬件和工(gong)具方面，要(yào)使用CAN FD，首先(xian)要選取支(zhi)持CAN FD的CAN控⁉️制(zhi)器和😍收發(fa)💋器，還要選(xuan)取新的網(wǎng)絡調試和(he)監測工具(jù)。

2、在網絡兼(jiān)容性方面(mian)，對于傳統(tong)CAN網段的部(bu)分節點需(xu)🌍要升級到(dao)🐅CAN FD的情況要(yào)特别注意(yi)，由于幀格(ge)式不一緻(zhì)的原因，CAN FD節(jie)🎯點可以正(zheng)💚常收🐅發傳(chuán)統CAN節點報(bào)文，但是傳(chuan)統CAN節點🌈不(bu)能正常收(shōu)發CAN FD節點的(de)🐪報文。

總結(jié)

CAN FD協議是CAN-BUS協(xié)議的最新(xīn)升級，将CAN的(de)每幀8字節(jiē)數據提高(gāo)到64字節，波(bo)特率從最(zuì)高的1Mbps提高(gao)到8-15Mbps，使得通(tōng)訊效率提(tí)高8倍以上(shàng)，大大提升(sheng)了車輛的(de)通訊效率(lü)。此項技術(shù)一直被歐(ou)美企業壟(long)斷，直至2016年(nián)✉️，中國CAN-BUS領導(dao)者—廣州緻(zhi)遠電子股(gǔ)份有限公(gōng)司，基于擁(yōng)有完全知(zhī)識産權的(de)CAN FD IP核代碼，研(yan)制出中國(guó)第一款CAN FD接(jie)口卡，使中(zhong)國的總線(xiàn)技術水平(píng)與🚶世界最(zui)高水平同(tóng)步。