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文章来源:安富莱电子 | armfly_com





CAN FD(CAN with flexible data-rate)是CAN2.0协议的扩展,CAN-FD由博世开发,并由 ISO 11898-1:2015标准化。

一、CAN FD协议介绍

1、CAN-FD特性

(1)兼容经典CAN,可以遵循ISO 11898-1做数据收发。
(2)提升错误检测,支持高达CRC 21位的校验和。
(3)消息优先级。
(4)保证延迟时间。
(5)配置灵活性。
(6)具有时间同步的组播接收。
(7)系统范围内的数据一致性,每条消息最多64个字节。
(8)多主机。
(9)错误检测和信号。
(10)区分节点的临时错误和永久性故障以及自动关闭缺陷节点。

2、CAN-FD格式:


第一个仲裁阶段(The first arbitration phase)是一条消息,其中包含:
(1)帧开始(SOF)。
(2)ID号和其他位,指示消息的目的(提供或请求数据),以及速度和格式配置(CAN或CAN-FD)。

数据传输阶段(The data transmission phase)包括:
(1)数据长度代码(DLC),指示消息包含多少数据字节。
(2)用户希望发送的数据。
(3)检查循环冗余序列(CRC)。
(4)显性位。

第二个仲裁阶段(The second arbitration phase)包含:
(1)总线上其他节点发送的确认(ACK)的接收器(如果至少有一个接收器成功收到消息)
(2)帧尾(EOF),在IFS期间不传输任何消息:目标是将当前帧与下一帧分开。

注意:对于29bit标识符帧,当添加18bit标识到第1个仲裁阶段的IDE bit之后与标准CAN FD是类似的。

二、CAN-FD相比CAN2.0的提升

CAN-FD的开发可以满足需要更高带宽的通信网络需求。每帧最多具有64个字节的CAN-FD以及将比特率提高到最大的可能性,使数据阶段要快8倍,在第二个仲裁阶段要恢复到正常的比特率。通过以下方式确保数据传输的完整性:

(1)17级多项式对最大16字节的有效载荷进行CRC。
(2)21级多项式对16到64字节之间的有效载荷进行校验。

标准帧和CAN FD的区别:



标识符后,CAN 2.0和CAN-FD具有不同的作用:
(1)CAN 2.0发送RTR位以精确确定帧类型:数据帧(RTR为主要)或远程帧(RTR)是隐性的)。
(2)由于CAN-FD仅支持数据帧,因此始终发送占优势的RRS(保留)。

IDE位保持在相同位置,并以相同的动作来区分基本格式(11位标识符)。请注意,在扩展格式的情况下,IDE位以显性或隐性方式传输(29位标识符)。

与CAN 2.0相比,在CAN-FD帧中,在控制字段中添加了三个新位:
(1)扩展数据长度(EDL)位:隐性表示帧为CAN-FD,否则该位为显性(称为R0)在CAN 2.0帧中。
(2)比特率切换(BRS):指示是否启用两个比特率(例如,当数据阶段位以不同的比特率传输到仲裁阶段)。
(3)错误状态指示器(ESI):指示节点处于错误活动模式还是错误被动模式。

控制字段的最后一部分是数据长度代码(DLC),它具有相同的位置和相同的长度(4位),用于CAN 2.0和CAN-FD。DLC功能在CAN-FD和CAN 2.0中相同,但CAN-FD有很小变化(下表中的详细信息)。CAN-FD扩展帧允许单个消息中发送64个数据字节,而CAN 2.0有效负载数据最多可以发送8个字节。



通过增加有效载荷数据的数据字段来改善网络带宽,因为需要更少的包处理。同时,通过为CRC添加更多位来增强消息完整性:
(1)如果有效载荷数据最多为16个字节,则CRC以17位编码。
(2)如果有效载荷数据大于20(16)个字节,则CRC以21位编码。

另外,为了确保CAN-FD帧的鲁棒性,填充位机制支持CRC字段。下表总结了CAN-FD和CAN 2.0之间的主要区别。提供的主要功能与CAN 2.0相比,CAN
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