CAN FD 總線(xiàn)技術(shù)分析

　　最近越來(lái)越多工程師關(guān)注CAN FD，同時(shí)也會(huì )向虹科反饋CAN FD的產(chǎn)品應用信息。編者覺(jué)得對于CAN FD的發(fā)布，對于中國的工程師或者是中國對CAN技術(shù)的應用將會(huì )迎來(lái)新的契機。試想，國外累計了20多年的CAN技術(shù)呈現出來(lái)的新技術(shù)-CAN FD，在它誕生沒(méi)多久就可以見(jiàn)證和陪伴它的“成長(cháng)”，對于技術(shù)工程師來(lái)說(shuō)是多么美妙的事情。

　　剛好上個(gè)月參加CiA在天津的CAN FD技術(shù)發(fā)布會(huì )，期間編者有幸擔當CiA 主席的Holger的現場(chǎng)翻譯，也是收獲良多。當第一次接觸CAN FD，現場(chǎng)很多人都會(huì )有疑問(wèn)，CAN FD與CAN有哪些不同呢?CAN FD能否與當前的CAN 兼容?目前CAN FD的應用情況怎么樣?等等一系列相關(guān)的問(wèn)題就像打開(kāi)話(huà)匣子一樣迸發(fā)出來(lái)。當然，CiA 主席Holger一一進(jìn)行解答。接下來(lái)編者也會(huì )重點(diǎn)介紹CAN FD與CAN的不同之處，同時(shí)也作了哪些升級。

　　一、CAN FD采用了兩種位速率

　　CAN FD全稱(chēng)為CAN with Flexible Data-rate，即是帶靈活可變的數據波特率，在數據段中可以實(shí)現高達理論15Mbit/s的通信波特率，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。

　　二、CAN-FD的數據幀增加至64個(gè)字節有效數據

　　如下圖可見(jiàn)，較之CAN基本數據格式，CAN-FD的數據位長(cháng)度已經(jīng)突破最大8個(gè)字節的數據，達到最高64個(gè)字節的有效數據。

　　三、幀結構的變化：

　　其中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)可能擴展到17,21,26位)。

　　3.1 控制場(chǎng)添加EDL位、BRS位、ESI位

　　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　

　　3.2 新的DLC編碼方式

　　對比ISO 11898-1的編碼方式是線(xiàn)性編碼方式，CAN-FD新的DLC編碼方式是以階梯式的向上增加，而非逐一向上的非線(xiàn)性編碼。

　　3.3 更長(cháng)的數據位

　　當然少不了數據域高達64個(gè)字節的數據長(cháng)度：

　　3.4 新的CRC算法

　　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16位以上，可擴展到17,21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。

　　綜上說(shuō)了那么多理論上的變化，看起來(lái)還是不夠具體，那么就來(lái)一個(gè)CAN標準幀與CAN FD幀的波特對比圖：

　　有關(guān)CAN FD與CAN 的兼容問(wèn)題，Holger提到目前有三種方式來(lái)應付同一個(gè)平臺中兩者的兼容問(wèn)題，

　　1.同一個(gè)平臺采用CAN FD和CAN兩種硬件通道，

　　2.同一個(gè)平臺保持CAN處理器不變，改變CAN收發(fā)器，

　　3.在使用CAN FD通信時(shí)，讓CAN節點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)。

　　當然還有其他方式可以實(shí)現，大家也可以討論，有關(guān)CAN-FD的技術(shù)問(wèn)題，您也可以向CiA主席進(jìn)行提問(wèn)，相信他也會(huì )給您一個(gè)權威的回復。如果需要的話(huà)

　　Holger提到以后CAN的發(fā)展，相信CAN FD終將會(huì )替代CAN。有關(guān)CAN FD的硬件，目前逐步有一些公司推出相應的產(chǎn)品，據我所知德國PEAK已經(jīng)推出PC CAN FD接口PCAN-USB FD，目前也有很多工程師關(guān)注這個(gè)產(chǎn)品的應用。下面補個(gè)CAN FD發(fā)布會(huì )天津站的現場(chǎng)圖：