CAN FD升級的解決方案

隨著新能源汽車的發展，需要傳輸的數據量也逐漸增加，很多車廠都在考慮使用CAN FD來替代CAN實現數據量傳輸的提速。那么如何穩定地升級到CAN FD呢？本文為您解答。

一、CAN FD與CAN的主要區別

圖1 CAN幀基本格式

圖2 CAN FD幀基本格式

如圖1、圖2所示分別是CAN幀和CAN FD幀的基本格式，區別主要分為兩大點：

1.BRS（可變速率）

CAN FD的傳輸速率分為兩個頻段，從BRS位開始到CRC校驗之前這一段是可變速率段，這一段的波特率可以進行加速，理論最高可達到5Mbit/s，而其他位置則和CAN2.0一樣，最高速率可達到1Mbit/s。

2.數據場長度增加BRS

CAN FD對數據場的長度做了擴充，從CAN的8字節增加到CAN FD的64字節。如圖3所示，當DLC小于8字節時和CAN一樣是線性增長，當大于8字節時是非線性增長。

圖3 DLC編碼方式

二、CAN FD的升級與CAN是否有沖突？

由于使用CAN FD網絡時，需要ECU和CAN控制器、收發器均支持CAN FD通訊。所以當CAN網絡中某些節點升級為CAN FD時，車輛上CAN與CAN FD處于共存的情況，因為普通的CAN節點無法正常解析CAN FD報文，節點就會一直報錯，出現大量錯誤報文，導致總線通訊異常。

圖 4 CAN與CAN FD報文的波形對比

如圖三所示，可以看到CAN FD的傳輸速率是5Mbit/s，而CAN的傳輸速率為500Kbit/s，我們在平常使用上位機軟件解析CAN報文的時候需要設置對應的波特率，否則報文就無法解析。那么用一種簡單的方式來理解，對于CAN節點來說，它的波特率是500K，那么5M的波特率與它不匹配，所以不能被正常解析，該節點就會報錯，導致CAN FD報文一直無法正常發送，干擾總線的正常運行。

三、CAN FD升級的解決方案

針對CAN FD升級的情況，一般有三種解決方案。

1.CAN節點忽略CAN FD報文

支持CAN2.0的ECU忽略CAN FD報文，不對其進行識別，這樣雖然無法對CAN FD報文進行解析處理，但是也不會將其識別為錯誤幀，總線可以保證正常通訊。因為CAN FD是向下兼容CAN的，所以所有的CAN節點和CAN FD節點對于CAN報文都可以正常通訊，但是CAN FD的報文只能在支持CAN FD的ECU之間進行傳輸。由于只能保證CAN FD節點可以正常接收所有類型的CAN報文，CAN節點無法接收解析CAN FD報文，所以該解決方案僅可作為臨時使用。

2.全部節點升級為CAN FD

將所有網絡上所有的節點都替換成CAN FD，由于CAN FD可以向下兼容CAN，此時的網絡既可以進行CAN報文收發也可以進行CAN FD報文收發。但是由于整體網絡全部更新替換，成本較高，所以使用率很低。

3.利用CAN網橋進行CAN FD與CAN的轉換

在原有的CAN網絡上通過CAN網橋與新的CAN FD節點進行連接，將傳統的CAN總線網絡通過協議轉換與CAN FD網絡進行融合，快速實現CAN設備的升級。工作原理如圖5所示，當接收到CAN FD報文的時候，CAN網橋會采用直轉、合并、拆分三種方式實現傳統CAN的8字節長度和CAN FD的64字節長度的互相轉換，無損還原原有數據。

總結：

對于CAN FD的升級，如果不是全部節點都進行升級，那么為了避免與CAN總線的沖突，相對來說，使用CAN網橋作為轉換來完成是更好的方法。工程師可以不用在意如何完成CAN與CAN FD報文之間的轉換，可以將工作重心放到產品功能的實現上，這樣對于產品的快速更迭，搶占市場會更加有幫助。