速銳得開發(fā)社區(qū)-新一代汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)CAN FD的特點(diǎn)歸納

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車逐漸走向智能化，功能也越來越豐富，例如特斯拉、比亞迪、理想汽車為代表，在車載導(dǎo)航、駐車?yán)走_(dá)、胎壓監(jiān)測、倒車影像、無鑰匙啟動(dòng)、定速巡航、自動(dòng)泊車、高級輔助駕駛系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛、域控制器、智能網(wǎng)關(guān)等都有新的特點(diǎn)。

為了提高競爭力，汽車制造商將越來越多的功能集成到汽車之中，我們的汽車就會(huì)變得交互性好、界面友好、智能化高級，這些功能的加入，增加了ECU（電子控制單元）的增加，進(jìn)而使得總線負(fù)載急劇增加，傳統(tǒng)的CAN總線（500K）每個(gè)數(shù)據(jù)幀最多攜帶8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的瓶頸逐步凸顯，顯得力不從心。

為了解決這一瓶頸，Bosch曾發(fā)布過新一代的汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)CAN FD，它不僅繼承了高速CAN的主要特征，而且提高了CAN總線的通信效率，改善了錯(cuò)誤幀漏檢率，同時(shí)，還可以保持CAN-BUS系統(tǒng)不變，ECU廠家不需要大規(guī)模的改動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信升級。

為此，速銳得整理了如下筆記，與公司內(nèi)部開發(fā)、客戶開發(fā)、數(shù)據(jù)采集、應(yīng)用開發(fā)提供一些基礎(chǔ)的幫助，我們就CAN FD的特點(diǎn)、難點(diǎn)，先做初步的學(xué)習(xí)與共同交流，后續(xù)我們會(huì)推出硬件設(shè)計(jì)及接口相關(guān)的，包括一些適用性代碼等等。

1、CAN FD總線具備可變波特率，數(shù)據(jù)段最高可以達(dá)到15MBPS，傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)CAN只有500K（最大1M），一個(gè)數(shù)據(jù)幀可以使用兩種波特率進(jìn)行傳輸，兩種波特率有各自獨(dú)立的為時(shí)間設(shè)置寄存器，這對硬件和解析都有要求，需要2個(gè)不同的寄存器，相互不干擾，CAN FD外設(shè)時(shí)鐘頻率為60MHz，硬件設(shè)計(jì)和軟件代碼需要謹(jǐn)慎，無論是仲裁段還是數(shù)據(jù)段，他們同步跳轉(zhuǎn)寬度與緩沖段的值相同；

2、最大可以達(dá)到64字節(jié)，17位/21位 CRC算法，CANFD控制器需要根據(jù)數(shù)據(jù)長度不同選擇不同的算法，數(shù)據(jù)越長，CRC算法越多；

3、CAN FD 有新的數(shù)據(jù)字節(jié)填充規(guī)則，采用差分信號傳輸數(shù)據(jù)，通信可靠性高，但是容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)出錯(cuò)導(dǎo)致數(shù)據(jù)為被錯(cuò)誤解析；

4、數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到微秒級，與標(biāo)準(zhǔn)CAN不兼容，為此，芯片需要更換，解析方式也不同；

5、解析復(fù)雜，在CAN FD網(wǎng)絡(luò)中，CAN和CAN FD可以同時(shí)存在，容易出現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀錯(cuò)誤，導(dǎo)致整個(gè)CAN FD 網(wǎng)絡(luò)通信癱瘓，或者報(bào)故障碼。無論是標(biāo)準(zhǔn)幀還是擴(kuò)展幀，只有確定是CAN幀還是CAN FD幀，才能知道當(dāng)前的報(bào)文格式解析；

6、標(biāo)準(zhǔn)高速CAN升級到CAN FD需要做的工作：

a、雖然CAN FD繼承了CAN的特性，但是也有一些工作要做：硬件需要支持CAN FD功能，從CAN芯片、晶振、寄存器、CAN收發(fā)器均需要學(xué)習(xí)控制器的學(xué)習(xí)方法，便于開發(fā)CAN FD應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)CAN FD跨平臺的編程接口，實(shí)現(xiàn)CAN FD通信功能；

b、在開發(fā)過程中通常需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)試和監(jiān)測，推薦使用USBCANFD，將該接口卡的CAN FD接口連至CAN FD網(wǎng)絡(luò)中，USB接口連接PC，開發(fā)者便可以輕松通過上位機(jī)監(jiān)測CAN FD總線上的數(shù)據(jù)，同時(shí)，出于測試目的，還可以通過PC上位機(jī)向總線中發(fā)送數(shù)據(jù)；

c、如果傳統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)的部分節(jié)點(diǎn)需要升級到CAN FD，那么由于幀格式不同，CAN FD節(jié)點(diǎn)可以正常收發(fā)CAN節(jié)點(diǎn)報(bào)文，但是傳統(tǒng)CAN節(jié)點(diǎn)不能收發(fā)CAN FD報(bào)文，會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤幀；

d、目前有速銳得的方案可以在原有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳蛔兊那闆r下，實(shí)現(xiàn)CAN與CAN FD的兼容，如硬件速銳得硬件設(shè)計(jì)顯示：

（1）傳統(tǒng)CAN使用具有CAN FD Shield模式的收發(fā)器，當(dāng)收到CAN FD幀時(shí)，收發(fā)器會(huì)過濾改報(bào)文，以防止發(fā)送錯(cuò)誤幀；

（2）使用CAN轉(zhuǎn)CAN FD網(wǎng)關(guān)/網(wǎng)橋設(shè)備（例如EST558S-FD），將CAN FD報(bào)文按照用戶設(shè)定的規(guī)則轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)的CAN報(bào)文。