速锐得开发社区-新一代汽车网络通信技术CAN FD的特点归纳

予风复笙歌

随着汽车工业的快速发展，汽车逐渐走向智能化，功能也越来越丰富，例如特斯拉、比亚迪、理想汽车为代表，在车载导航、驻车雷达、胎压监测、倒车影像、无钥匙启动、定速巡航、自动泊车、高级辅助驾驶系统、自动驾驶、域控制器、智能网关等都有新的特点。
为了提高竞争力，汽车制造商将越来越多的功能集成到汽车之中，我们的汽车就会变得交互性好、界面友好、智能化高级，这些功能的加入，增加了ECU（电子控制单元）的增加，进而使得总线负载急剧增加，传统的CAN总线（500K）每个数据帧最多携带8个字节数据的瓶颈逐步凸显，显得力不从心。
为了解决这一瓶颈，Bosch曾发布过新一代的汽车网络通信技术CAN FD，它不仅继承了高速CAN的主要特征，而且提高了CAN总线的通信效率，改善了错误帧漏检率，同时，还可以保持CAN-BUS系统不变，ECU厂家不需要大规模的改动就可以实现网络通信升级。

为此，速锐得整理了如下笔记，与公司内部开发、客户开发、数据采集、应用开发提供一些基础的帮助，我们就CAN FD的特点、难点，先做初步的学习与共同交流，后续我们会推出硬件设计及接口相关的，包括一些适用性代码等等。
1、CAN FD总线具备可变波特率，数据段最高可以达到15MBPS，传统标准CAN只有500K（最大1M），一个数据帧可以使用两种波特率进行传输，两种波特率有各自独立的为时间设置寄存器，这对硬件和解析都有要求，需要2个不同的寄存器，相互不干扰，CAN FD外设时钟频率为60MHz，硬件设计和软件代码需要谨慎，无论是仲裁段还是数据段，他们同步跳转宽度与缓冲段的值相同；
2、最大可以达到64字节，17位/21位 CRC算法，CANFD控制器需要根据数据长度不同选择不同的算法，数据越长，CRC算法越多；
3、CAN FD 有新的数据字节填充规则，采用差分信号传输数据，通信可靠性高，但是容易出现数据出错导致数据为被错误解析；
4、数据传输速率可以达到微秒级，与标准CAN不兼容，为此，芯片需要更换，解析方式也不同；
5、解析复杂，在CAN FD网络中，CAN和CAN FD可以同时存在，容易出现发送数据帧错误，导致整个CAN FD 网络通信瘫痪，或者报故障码。无论是标准帧还是扩展帧，只有确定是CAN帧还是CAN FD帧，才能知道当前的报文格式解析；

6、标准高速CAN升级到CAN FD需要做的工作：
a、虽然CAN FD继承了CAN的特性，但是也有一些工作要做：硬件需要支持CAN FD功能，从CAN芯片、晶振、寄存器、CAN收发器均需要学习控制器的学习方法，便于开发CAN FD应用，实现CAN FD跨平台的编程接口，实现CAN FD通信功能；
b、在开发过程中通常需要对网络进行调试和监测，推荐使用USBCANFD，将该接口卡的CAN FD接口连至CAN FD网络中，USB接口连接PC，开发者便可以轻松通过上位机监测CAN FD总线上的数据，同时，出于测试目的，还可以通过PC上位机向总线中发送数据；
c、如果传统CAN网络的部分节点需要升级到CAN FD，那么由于帧格式不同，CAN FD节点可以正常收发CAN节点报文，但是传统CAN节点不能收发CAN FD报文，会产生错误帧；

d、目前有速锐得的方案可以在原有网络拓扑不便的情况下，实现CAN与CAN FD的兼容，如硬件速锐得硬件设计显示：
（1）传统CAN使用具有CAN FD Shield模式的收发器，当收到CAN FD帧时，收发器会过滤改报文，以防止发送错误帧；
（2）使用CAN转CAN FD网关/网桥设备（例如EST558S-FD），将CAN FD报文按照用户设定的规则转换成传统的CAN报文。

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