傳統(tǒng)CAN總線與CAN FD幀格式的區(qū)別

當(dāng)汽車工業(yè)進(jìn)入發(fā)展階段時(shí)，CAN 總線已經(jīng)開始以其能夠提供的廣泛功能應(yīng)用于該行業(yè)。它在具有以非常合理的成本同時(shí)擁有相當(dāng)多的優(yōu)秀特性，很快就成為了目前使用的核心通信協(xié)議。但是，隨著時(shí)間的推移，技術(shù)發(fā)展已超過(guò)了 CAN總線的功能。越來(lái)越多的技術(shù)先進(jìn)的電子模塊有不斷增加的數(shù)據(jù)要求，這就需要更加靈活的總線協(xié)議支持。當(dāng)越來(lái)越多的CAN總線功能開始變得不足時(shí)，就需要一個(gè)新的解決方案。此外，隨著數(shù)據(jù)和帶寬需求的爆炸式增長(zhǎng)，僅通過(guò)增加更多的CAN總線也是行不通的。因此，作為一種新的解決方案，博世在2011-2012年開發(fā)并發(fā)布了對(duì)原始CAN總線協(xié)議的擴(kuò)展，稱為 CAN 靈活數(shù)據(jù)速率（CAN Flexible Data Rate ISO 11898-1:2015中規(guī)定）

CAN FD 實(shí)際上是一種功能更強(qiáng)大的 CAN。靈活的信號(hào)傳輸為汽車電子通信提供了更高的帶寬和所有所需的功能，而且成本效益很高。此外，它提供了幾乎所有 CAN 總線功能的升級(jí)，是能夠滿足更高級(jí)數(shù)據(jù)和帶寬要求的更好選擇。

傳統(tǒng) CAN 2.0總線的許多特點(diǎn)，使得其在 ECU 數(shù)量較多、帶寬利用率較低的應(yīng)用情況下，可作為一個(gè)理想的選擇。

傳統(tǒng) CAN 總線支持每幀8字節(jié)的最大信息有效載荷，最大數(shù)據(jù)速率為1Mbps。另外，標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展的 CAN 2.0A分別允許11比特/29比特的數(shù)據(jù)傳輸。而CAN FD支持靈活的信息有效載荷在2Mbps，5Mbps和8Mbps的數(shù)據(jù)速率下，每幀的信息有效載荷范圍為0、8、12、16、20、24、32、48、64字節(jié)。

傳統(tǒng) CAN 總線與 CAN FD 的幀格式看起來(lái)似乎沒(méi)有太大的區(qū)別。但是在 CAN FD 幀格式中，有一些在傳統(tǒng) CAN 總線中不存在的添加字段。

RRS：遠(yuǎn)程請(qǐng)求替換（始終為顯性 0）。CAN FD 完全不支持遠(yuǎn)程幀。（在經(jīng)典的 CAN 中，有 RTR（遠(yuǎn)程傳輸請(qǐng)求）用于識(shí)別數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀）

FDF：靈活數(shù)據(jù)速率格式（始終為隱性 1），用于指示靈活數(shù)據(jù)幀格式的使用。

EDL：擴(kuò)展數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（始終為隱性 1），用于在 CAN FD 中管理更大的有效載荷和更快的比特率。

BRS：比特率開關(guān)有助于確定數(shù)據(jù)幀的比特率。

? Dominant 0 表示CAN FD 數(shù)據(jù)幀的仲裁速率高達(dá)1Mbit/sec。? 隱性 1 表示 CAN FD 數(shù)據(jù)幀的仲裁速率更高/更快，范圍高達(dá) 5Mbit/sec。

ESI：錯(cuò)誤狀態(tài)指示器

顯性 0 表示錯(cuò)誤激活模式。

隱性 1 表示錯(cuò)誤被動(dòng)模式。

DLC：Data Length Code 是 CAN FD 中的 4 位代碼，表示幀中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。（DLC 值范圍從 1001 到 1111，用于指定 12、16、20、24、32、48 和 64 字節(jié)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度）。

CRC：循環(huán)冗余校驗(yàn)的長(zhǎng)度為 17 位，用于最多 16 字節(jié)的數(shù)據(jù)，或 21 位用于 20-64 字節(jié)。它的長(zhǎng)度取決于 EDL 和 DLC 位的長(zhǎng)度。CAN FD 始終使用 4 個(gè)固定填充位來(lái)提高通信的可靠性。

將此類字段添加到 CAN FD 使其能夠相應(yīng)地滿足汽車行業(yè)的需求。它在汽車通信中的應(yīng)用主要是需要在更短的時(shí)間內(nèi)以更高的速度傳輸更多的數(shù)據(jù)。人們可以使用相同的帶寬來(lái)積累更多的數(shù)據(jù)。此外，就像傳統(tǒng)的 CAN 總線一樣，CAN FD 也有許多優(yōu)點(diǎn)：

? 多個(gè) ECU 之間的通信效率和速度提高了30倍? 通過(guò)先進(jìn)的 CRC減少了未檢測(cè)到的錯(cuò)誤數(shù)量? 可在較快和較慢的數(shù)據(jù)速率之間靈活切換? 允許單個(gè)報(bào)文搭載更多的數(shù)據(jù)? 提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬? 提高了協(xié)議效率? 降低了協(xié)議損耗? 更好的可靠性? 簡(jiǎn)化處理? 可向下兼容

CAN FD 早在幾年前就已經(jīng)存在，并且現(xiàn)在仍被汽車行業(yè)所采用。CAN FD 相對(duì)于傳統(tǒng) CAN 總線的顯著優(yōu)勢(shì)是向后兼容性，使其能夠與使用傳統(tǒng) CAN 總線的電路一起使用。但是，如果考慮汽車技術(shù)的發(fā)展速度，很明顯 CAN FD 將被證明是傳統(tǒng) CAN 的更好替代品。CAN FD 的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠使用較少的帶寬以更高的速度傳輸靈活的數(shù)據(jù)，使其與眾不同且更為強(qiáng)大。

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審核編輯：湯梓紅