汽车总线中，为何CAN FD还不能大面积取代CAN总线？

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2012年 CAN FD已经问世。 但2020年的汽车网络中，为何CAN FD还不能大面积取代CAN? 纯粹是更换成本的原因吗？

最近这几年大家听到CANFD的概念应该是越来越多了，其原因就是有越来越多的车辆的总线通讯开始使用CAND，那么为什么要使用CANFD呢？

这就要从CANFD出现的原因说起了，在BOSCH所提供的CANFD协议的一开始就说明了这一点，目前的很多应用对于通讯的数据量要求也越来越高，对于通讯的速率要求越来越高，尤其是当速率高于1MBit/s的时候，传统的CAN通讯是无法满足的，所以基于这种应用的需求，CANFD就应运而生了。既然是出于这样的目的，那我们可以很容易的猜到，CANFD肯定是需要解决传输速率和传输字节的问题，带着这样的猜想我们就可以很容易的理解CANFD协议了。

本文是基于之前已经了解CAN通讯的基础的情况下开展的，如果不了解基础的CAN通讯可以参考之前发布的文章

可变数据长度

首先从名称上来说，CANFD是 CAN Flexiable Data的简写，也就是说CANFD应该具有可变数据长度的能力，顺着这个方向我们来看一下CANFD协议是如何可变数据长度的。

想要搞清楚这个问题，那我们就需要从帧结构的变化入手，以标准帧为例，来看一下在规范中定义的CANFD和CAN之间的区别，如下：

通过对比可以发现，除了远程帧位被保留位替代之外，在CANFD增加了三个位：EDL, BRS, ESI。

这三个为分别代表什么意思呢？看一下他们的全称大家就明白了

EDL: Extened Data Length

BRS: Bit Rate Switch

ESI: Error State Indicator

这三个位是只存在于CANFD格式当中的，其它的位定义和标准CAN是一样的，需要说明的一点是DLC依然还是4bits的长度，这个会涉及到另外一个知识点。

那么，很显然，想要扩展数据长度肯定就和EDL位有关了，正如CANFD规范里所说，这个位是用来区分CAN格式和CANFD格式的，如果这个位定义了，那这就是CANFD的格式，如果这个位被显性的r0位取代了，就是标准的CAN格式。当定义为CANFD时，数据字节长度可以最长到64.

接下来又有一个问题，如果EDL位定义了，DLC的长度只有4bit，如何支持64的字节长度呢？

大家也许看到过这样一句话，在DLC小于等于8 时与原CAN总线是一样的，大于8时有一个非线性的增长，关键点就在于这个非线性增长，在标准CAN的定义里，长度的定义如下：

对于这一部分来说，CANFD和CAN是完全一样的，长度可以定义为0-8的任意长度，但是当字节长度大于等于8的时候就不是每个长度都可以被定义了，只有几个特定的长度可以被定义，如下规范中定义：

这就是所谓的非线性增长，所以DLC的长度只有4bits

同样，对扩展帧格式的CAN和CANFD来说，依然是主要有这三个位的差异，如下图所示

远程帧位被保留位替代之外，在CANFD增加了三个位：EDL, BRS, ESI

通过这个格式的变化，其实我们还可以看出CANFD和CAN的另外一个小的区别，在CANFD中不再支持远程帧。

可变速率

上面的内容我们说了可变字节长度的问题，接下来我们看第二个问题，可变速率，正如一开始提出的问题一样，CANFD需要解决的第二个问题就是通讯速率的问题，而通过前一章节帧格式的对比中也看到，CANFD中新增了BRS位，这个位所起到的作用是确定在CANFD格式中是否需要切换通讯速率。

那么通讯速率为什么要切换呢？这就要涉及到CANFD和CAN的兼容性问题了，大家想一下，如果想要保证两者之间兼容，肯定要保持通讯速率的一致，不然的话就如鸡同鸭讲，谁也不知道对方讲的是啥，所以呢，这就要求CANFD在仲裁段继续保持和CAN一样的速率，然后自己可以定义一个更快的数据段速率，在数据段中最高可以支持5MBit/s，因此才需要进行速率的切换。

针对这个兼容性问题，我们可以再稍微理解一下，当CANFD的数据段速率高于CAN所能支持的最高速率的时候，CAN肯定是无法理解CANFD所要表达的信息了，那么这个时候CANFD和CAN还能分配在同一条总线吗？

CRC段

CANFD相比于CAN解决了两个大的问题，第一，数据长度问题；第二，传输速率问题。在解决这两个问题的同时，也带来了一些其它的变化，比如数据长度变了，那么CRC是否需要变呢，很显然是需要的，所以在CANFD中，CRC存在多个不同的形态：?CRC-15, CRC-17,?CRC-21.

CRC-15很显然是和标准的CAN通讯是一样的，这个主要是针对字节长度小于等于8个字节的情况；

CRC-17是CANFD所特有的，一般用于字节长度小于16的情况；

CRC-21也是CANFD所特有的，一般用于字节长度大于16的情况；

对于CAN通讯的选择，规范给出了如下的推荐：

结语

CANFD的应用越来越多，起因于车辆上需要的通讯数据越来越多，原有的CAN负载率逐年升高，但是原有的CAN通讯的架构已经非常的庞大，如果全部推翻更换一个全新的通讯方式所要付出的代价实在是太大，所以CANFD不失为一个比较好的折中方案，既能兼容原有的CAN通讯，又不至于增加太高的成本，同时还可以大大提高数据的传输量。