需要更快的速度：CAN FD

　　CAN FD 到底是什么意思?全雙工?頻域?還是消防局?都不是，實(shí)際上它是 CAN 領(lǐng)域的最新技術(shù)，FD 代表 Flexible Data-rate(靈活數據速率)，幾年前由博世公司的一篇白皮書(shū)引入該領(lǐng)域，目前已經(jīng)過(guò)標準化，成了 ISO11898-1 的更新版本。

　　控制域網(wǎng)絡(luò ) (CAN) 是一個(gè)常見(jiàn)的通信協(xié)議及總線(xiàn)，主要用于對微處理器需要通信的分布式應用進(jìn)行互連。眾所周知，該技術(shù)植根于汽車(chē)領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展壯大，它目前可用于工業(yè)控制、現場(chǎng)總線(xiàn)、大型家用電器、航空航天甚至咖啡機等眾多應用。這種協(xié)議層面的簡(jiǎn)便性源于大部分繁重任務(wù)都可在 CAN 控制器外設內部的硬件中完成。此外，這種總線(xiàn)技術(shù)的靈活性也是其得到廣泛使用的直接原因。

　　隨著(zhù)系統復雜性和處理器間通信的增加，CAN 總線(xiàn)中的可用帶寬已經(jīng)減少。因此，對速度(或更大帶寬)的需求也在不斷攀升。德州儀器 (TI) SN65HVD255、SN65HVD256 及 SN65HVD257“渦輪”CAN 收發(fā)器率先在物理層面上滿(mǎn)足了 CAN 時(shí)序裕度及帶寬需求。這些收發(fā)器針對大型高負載 CAN 網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了優(yōu)化，可優(yōu)化收發(fā)器內部的環(huán)路延遲時(shí)序。這些收發(fā)器的優(yōu)勢在于能夠在相同網(wǎng)絡(luò )中提供更高的 CAN 數據速率。下一步是轉入 CAN FD 網(wǎng)絡(luò )。我的同事 John Griffith 在他的博客《需要速度：渦輪增壓 CAN》中從協(xié)議優(yōu)勢角度對其進(jìn)行了介紹。

　　為適應新協(xié)議，收發(fā)器及物理層要求正在得到滿(mǎn)足。ISO11898-2 框架中的標準化工作已經(jīng)開(kāi)始。對于收發(fā)器而言，TI 推出了一系列針對 CAN FD 優(yōu)化和指定的最新“渦輪”CAN 收發(fā)器 SN65HVD265/6/7。

　　在經(jīng)典 CAN 網(wǎng)絡(luò )中，系統的雙向或雙程環(huán)路延遲是可實(shí)現的比特率的主要限制因素。由于網(wǎng)絡(luò )中的任何節點(diǎn)都可能在幀判優(yōu)階段通信，因此必須考慮兩個(gè)最遠節點(diǎn)的時(shí)序，在這兩個(gè)節點(diǎn)需要能夠互相檢測時(shí)，其就會(huì )同時(shí)開(kāi)始通信。這就引出了雙程延遲要求。CAN FD 協(xié)議可消除數據階段的雙程延遲要求，實(shí)現更高的二級比特率。網(wǎng)絡(luò )及物理層上 FD 數據階段的約束是總線(xiàn)上的位對稱(chēng)(物理比特表達)。收發(fā)器中 CAN FD 的新參數被稱(chēng)為環(huán)路延遲對稱(chēng) (tREC)，如圖 1 所示。最新的 SN65HVD265/6/7“渦輪”CAN 系列包括 CAN FD 數據速率的這種時(shí)序參數。

　　這些器件的數據速率在器件的整個(gè)溫度及電壓范圍內針對 CAN FD 指定為 2Mbps。因此，這些渦輪 CAN 器件可憑借以下三項改進(jìn)在相同網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現更高的數據速率：

　　渦輪 CAN 技術(shù)在 CAN FD 幀的判優(yōu)階段可實(shí)現更高的數據速率，打破了“經(jīng)典”CAN 的局限性;

　　CAN FD 協(xié)議提供更高效的數據負載開(kāi)銷(xiāo)比，可實(shí)現高達 64 字節的數據，而原始數據則為 8 字節;

　　CAN FD 在 CAN FD 幀數據階段數據速率指定為 2Mpbs。

　　因此，CAN FD 系統與經(jīng)典 CAN 實(shí)施方案相比，有效帶寬可提升至四倍甚至更高!這樣，對更多 CAN 總線(xiàn)、網(wǎng)關(guān)、橋接或其它現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的需求就得到了緩解，這將使 CAN 在未來(lái)十年中持續增長(cháng)，找到新的應用領(lǐng)域。