傳統CAN總線與CAN FD幀格式的區別

當汽車工業進入發展階段時，CAN 總線已經開始以其能夠提供的廣泛功能應用于該行業。它在具有以非常合理的成本同時擁有相當多的優秀特性，很快就成為了目前使用的核心通信協議。但是，隨著時間的推移，技術發展已超過了 CAN總線的功能。越來越多的技術先進的電子模塊有不斷增加的數據要求，這就需要更加靈活的總線協議支持。當越來越多的CAN總線功能開始變得不足時，就需要一個新的解決方案。此外，隨著數據和帶寬需求的爆炸式增長，僅通過增加更多的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年開發并發布了對原始CAN總線協議的擴展，稱為 CAN 靈活數據速率（CAN Flexible Data Rate ISO 11898-1:2015中規定）

CAN FD 實際上是一種功能更強大的 CAN。靈活的信號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，是能夠滿足更高級數據和帶寬要求的更好選擇。

傳統 CAN 2.0總線的許多特點，使得其在 ECU 數量較多、帶寬利用率較低的應用情況下，可作為一個理想的選擇。

傳統 CAN 總線支持每幀8字節的最大信息有效載荷，最大數據速率為1Mbps。另外，標準/擴展的 CAN 2.0A分別允許11比特/29比特的數據傳輸。而CAN FD支持靈活的信息有效載荷在2Mbps，5Mbps和8Mbps的數據速率下，每幀的信息有效載荷范圍為0、8、12、16、20、24、32、48、64字節。

傳統 CAN 總線與 CAN FD 的幀格式看起來似乎沒有太大的區別。但是在 CAN FD 幀格式中，有一些在傳統 CAN 總線中不存在的添加字段。

RRS：遠程請求替換（始終為顯性 0）。CAN FD 完全不支持遠程幀。（在經典的 CAN 中，有 RTR（遠程傳輸請求）用于識別數據幀和遠程幀）

FDF：靈活數據速率格式（始終為隱性 1），用于指示靈活數據幀格式的使用。

EDL：擴展數據長度（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：比特率開關有助于確定數據幀的比特率。

? Dominant 0 表示CAN FD 數據幀的仲裁速率高達1Mbit/sec。? 隱性 1 表示 CAN FD 數據幀的仲裁速率更高/更快，范圍高達 5Mbit/sec。

ESI：錯誤狀態指示器

顯性 0 表示錯誤激活模式。

隱性 1 表示錯誤被動模式。

DLC：Data Length Code 是 CAN FD 中的 4 位代碼，表示幀中的數據字節數。（DLC 值范圍從 1001 到 1111，用于指定 12、16、20、24、32、48 和 64 字節的數據長度）。

CRC：循環冗余校驗的長度為 17 位，用于最多 16 字節的數據，或 21 位用于 20-64 字節。它的長度取決于 EDL 和 DLC 位的長度。CAN FD 始終使用 4 個固定填充位來提高通信的可靠性。

將此類字段添加到 CAN FD 使其能夠相應地滿足汽車行業的需求。它在汽車通信中的應用主要是需要在更短的時間內以更高的速度傳輸更多的數據。人們可以使用相同的帶寬來積累更多的數據。此外，就像傳統的 CAN 總線一樣，CAN FD 也有許多優點：

? 多個 ECU 之間的通信效率和速度提高了30倍? 通過先進的 CRC減少了未檢測到的錯誤數量? 可在較快和較慢的數據速率之間靈活切換? 允許單個報文搭載更多的數據? 提高了網絡帶寬? 提高了協議效率? 降低了協議損耗? 更好的可靠性? 簡化處理? 可向下兼容

CAN FD 早在幾年前就已經存在，并且現在仍被汽車行業所采用。CAN FD 相對于傳統 CAN 總線的顯著優勢是向后兼容性，使其能夠與使用傳統 CAN 總線的電路一起使用。但是，如果考慮汽車技術的發展速度，很明顯 CAN FD 將被證明是傳統 CAN 的更好替代品。CAN FD 的主要優點是能夠使用較少的帶寬以更高的速度傳輸靈活的數據，使其與眾不同且更為強大。

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審核編輯：湯梓紅