深度解析CAN-FD與CAN協(xié)議的差別

根據CAN規范ISO11898-2所定義的標準幀結構，一幀報文最大只能傳輸64位（8個(gè)字節）的數據，在最好的情況下總線(xiàn)負載達到70%左右，不過(guò)如果報文數據少于8個(gè)字節的情況下總線(xiàn)負載可能會(huì )更小。我們或者會(huì )提出疑問(wèn)，為什么不可以把CAN標準的通信波特率改高一點(diǎn)呢？其實(shí)是有一個(gè)很重要的因素，CAN采用仲裁機制來(lái)判定不同節點(diǎn)CAN報文傳輸的優(yōu)先級，在仲裁期同一總線(xiàn)上的所有節點(diǎn)必須在一個(gè)位的時(shí)間內到達。另一方面電信號有一個(gè)有限的傳播速度。從大量經(jīng)驗中得出CAN總線(xiàn)以1Mbit/s運行的最長(cháng)距離為40米。通信波特率越高，通信距離則越短。

CAN-FD與CAN主要區別

CAN-FD和CAN主要的區別有兩點(diǎn)：

1、可變速率

CAN-FD采用了兩種位速率：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，其余部分為原CAN總線(xiàn)用的速率。兩種速率各有一套位時(shí)間定義寄存器，它們除了采用不同的位時(shí)間單位TQ外，位時(shí)間各段的分配比例也可不同。

2、新的數據場(chǎng)長(cháng)度

CAN-FD對數據場(chǎng)的長(cháng)度作了很大的擴充，DLC最大支持64個(gè)字節，在DLC小于等于8時(shí)與原CAN總線(xiàn)是一樣的，大于8時(shí)有一個(gè)非線(xiàn)性的增長(cháng)，所以最大的數據場(chǎng)長(cháng)度可達64字節。

CAN-FD簡(jiǎn)介

1、CAN-FD 數據幀幀格式

CAN-FD 數據幀在控制場(chǎng)新添加EDL位、BRS位、ESI位，采用了新的DLC編碼方式、新的CRC算法（CRC場(chǎng)擴展到21位）。CAN-FD數據幀格式如圖 3所示。

2、新添加位介紹

EDL位：（Extended Data Length）原CAN數據幀中的保留位r， 該位功能為：

隱性：表示CAN-FD 報文 （采用新的DLC編碼和CRC算法）

顯性：表示CAN報文

BRS位：（ Bit Rate Switch）該位功能為：

隱性：表示轉換可變速率

顯性：表示不轉換速率

ESI（Error State Indicator），該位的功能為：

隱性：表示發(fā)送節點(diǎn)處于被動(dòng)錯誤狀態(tài)（Error Passive）

顯性：表示發(fā)送節點(diǎn)處于主動(dòng)錯誤狀態(tài)（Error Active）

EDL位可以表示CAN報文還是CAN-FD報文；BRS表示位速率轉換，該位為隱性位時(shí)，從BRS位到CRC界定符使用轉換速率傳輸，其他位場(chǎng)使用標準位速率，該位為顯性時(shí)，以正常的CAN-FD總線(xiàn)速率傳輸；通過(guò)添加ESI位，可以很方便的知道當前發(fā)送節點(diǎn)所處的狀態(tài)。

3、新的CRC算法

CAN總線(xiàn)由于位填充規則對CRC的干擾，造成錯幀漏檢率未達到設計意圖。CAN-FD對CRC算法作了改變，即CRC以含填充位的位流進(jìn)行計算。在校驗和部分為避免再有連續位超過(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，就作出錯處理。CAN-FD的CRC場(chǎng)擴展到了21位。由于數據場(chǎng)長(cháng)度有很大變化區間，所以要根據DLC大小應用不同的CRC生成多項式，CRC_17，適合于幀長(cháng)小于210位的幀，CRC_21，適適合于幀長(cháng)小于1023位的幀。

4、新的DLC編碼

CAN-FD 數據幀采用了新的新的DLC編碼方式，在數據場(chǎng)長(cháng)度在0-8個(gè)字節時(shí)，采用線(xiàn)性規則，數據場(chǎng)長(cháng)度為12-64個(gè)字節時(shí)，使用非線(xiàn)性編碼。如圖 5所示。

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