一幀CANFD報文由多少個位組成？

我們知道CANFD比CAN擁有更長的數據長度（最長64字節），更高的波特率（8Mbps甚至更高）。那么波特率更高，數據更長的CANFD，一秒鐘最高可以發送多少幀CANFD報文呢？

要想知道問題的答案，那么我們就要知道一幀CANFD報文由多少個位組成，再由具體波特率算出報文時間，最后就可以得出每秒能發送的幀數了。接下來，我們就一步步來算出答案。

要想知道CANFD報文由多少個位組成，那么我們就要了解CANFD幀結構，知道每個段占用位數從而得出CANFD報文位數。

幀結構

如上圖所示，分別為CANFD標準幀和擴展幀，其組成如下：

1. 幀起始：起始信號，由1個顯性位組成。

2. 仲裁段：

標準幀仲裁段由11位ID和r1位（顯性）、IDE（顯性）組成，總共13位；

擴展幀仲裁段由29位ID和SRR（隱性）、IDE（隱性）、r1位（顯性）組成，總共32位。

○ SRR：替代CAN標準幀中的RTR位；

○ IDE：擴展幀標志位；

○ r1：保留位，為顯性；

3. 控制段：由EDL、r0、BRS、ESI、DLC總共8個位組成。

EDL：CANFD幀標識，為隱性；

r0：保留位，為顯性；

BRS：位速率切換，該位顯性則仍采用仲裁域波特率；該位為隱性，則該位發送到采樣點后，采用數據域波特率；

ESI：錯誤狀態指示位，指示發送節點為主動錯誤狀態（顯性），還是被動錯誤狀態（隱性）；

DLC：數據段長度指示，4個位組成。

4. 數據段：0~64字節，也就是0~512個位。

5. CRC段：由固定填充位FSB（6/7位）、填充位計數（4位）、CRC（17/21位）CRC界定符（1位）組成，總共28或33位組成。

6. 固定填充位（FSB)：CRC段中每4個位固定填充一個與上位相反的位。

采用CRC17時，FSB為6個位；

采用CRC21時，FSB為7個位；

7. 填充位計數：由填充位計數（3位）和奇偶校驗位（1位）組成。

8. CRC：

報文長度小于16時，采用CRC17，17位組成；

報文長度大于16時，采用CRC21，21位組成。

9. CRC界定符：固定為隱性位；從該位采樣后，切換為仲裁域波特率。

10. ACK段：由ACK位和ACK界定符位組成，總共2位。

ACK：接收節點應答位，接收節點應應答顯性位；

ACK界定符，固定為隱性；

11. 幀結束：固定為7個隱性位。

12. 幀間隔：每次發送一幀報文后，需留3位時間作為幀間隔。

一幀CANFD報文位數

知道CANFD幀結構組成后，我們可以算出：

CANFD報文位數=幀起始（1位）+仲裁段（13/32位）+控制段（8位）+數據段（0~512位）+CRC段（28/33位）+ACK段（2位）+幀結束（7位）

從上述公式中可以看出，影響報文位數主要為仲裁段（幀ID長度）和數據段（CRC段受數據段長度影響）。那么我們通過幀類型、幀長度組合出不同情況報文位數：

標準幀，數據0字節：

幀起始（1位）+仲裁段（13位）+控制段（8位）+數據段（0位）+CRC段（28位）+ACK段（2位）+幀結束（7位）=59位

標準幀，數據64字節：

幀起始（1位）+仲裁段（13位）+控制段（8位）+數據段（512位）+CRC段（33位）+ACK段（2位）+幀結束（7位）=576位

擴展幀，數據0字節：

幀起始（1位）+仲裁段（32位）+控制段（8位）+數據段（0位）+CRC段（28位）+ACK段（2位）+幀結束（7位）=78位

擴展幀，數據64字節：

幀起始（1位）+仲裁段（13位）+控制段（8位）+數據段（512位）+CRC段（33位）+ACK段（2位）+幀結束（7位）=590位

仲裁域和數據域所占報文位數

由于CANFD采用了雙波特率形式：標準波特率（也稱仲裁域波特率）和數據域波特率，所以幀結構中不同段采用的波特率也不同。

仲裁域波特率所占位數：

幀起始（1位）+仲裁段（13位）+控制段的EDL、r0、BRS(3位)+ACK段（2位）+幀結束（7位）

數據域波特率所占位數：

控制段的ESI、DLC(5位)+數據段（0~512位）+CRC段（28/33位）

主要說明的是，BRS位和CRC界定符位均同時使用了兩個波特率：

BRS位：由**仲裁域波特率*仲裁域采樣點+數據域波特率*（1 -仲裁域采樣點）**組成；

CRC界定符：由**數據域波特率*數據域采樣點+仲裁域波特率*（1 -數據域采樣點）**組成；

我們此處將BRS認定采用仲裁域波特率、CRC界定符采用數據域波特率以方便計算。

位填充

當然，上述報文位數中，還未包含填充位個數。在CAN/CANFD協議中規定：每5個相同的位就必須填充一個相反位，該位即為填充位。

我們知道字節0x55或0xAA，其二進制分別為0101 0101或1010 1010，也就是每個位與上一位均相反，若此時ID和數據均為0x55或0xAA，則可以使填充位個數最少。

同理，字節0xFF或0x00，其二進制位1111 1111或00000000，也就是所有位均一致，若此時ID和數據均為0x00或0xFF，此時報文的填充位個數最多。

不同類型報文所占位數

基于以上報文位數的計算，我們可以得出算出不同類型報文所占位數，如下表所示。

從上表可知：

當報文為CANFD標準幀ID為0x555，數據長度為0時，報文位數最少，為59位。

當報文為CANFD擴展幀ID為0x0，數據長度為64字節，數據全為0xFF時，報文位數最多，為703位。

CANFD報文時間計算

最后，我們就可以根據波特率算出不同類型報文時間了，計算公式如下：

報文時間=仲裁域位時間*仲裁域位數+數據域位時間*數據域位數

我們以位數最少的CANFD報文為例，在仲裁域波特率為1Mbps（位時間1us），數據域波特率為5Mbps（位時間200ns）時，其報文時間= 1us * 26 + 33 * 200ns = 32.6us。

那么一秒鐘最多可以發送報文呢？由于報文發送成功后，需經過幀間隔（3個位）后才能發送下一幀報文，也就說仲裁段要在原來基礎上加3個位，就可以算出每秒發送多少幀了。那么上述位數最少報文的發送時間耗時= 1us *（26 + 3）+ 33 * 200ns = 35.6us，也就是1秒鐘最多可以發送1000000us / 35.6us = 28089幀報文。也就是說，1M/5M波特率下，發送CANFD標準加速幀，最多可以發送28089幀。

下面我們給出一些常用波特率下，不同類型報文每秒最多可以發送的CANFD報文幀數（下表中報文BRS位為1，ESI位為0），供大家參考。

500K/2M波特率

1M/5M波特率

1M/8M波特率

審核編輯：黃飛