汽车行业必须知识--CAN FD通讯

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前面我们讲了CAN的基础知识，但是由于CAN总线存在通讯速率低，报文头过长，刷新速率低等缺点。为解决这些问题CAN-FD应运而生。首先看看发展历史，2012年，BOSCH发布CAN FD white paper V1.0；2014，Infineon开发出支持CAN FD 的控制器（开始有相应的硬件），在2015年，ISO组织发布CAN FD标准（ISO 11898-1）。CAN FD有以下两个主要特点

1. 双速率传输；仲裁场速率保持不变，数据场速率提高
2. 数据场长度增加；最多支持64bytes，带宽利用率高

上图是CAN标准帧和CAN FD标准帧对比图

1. SOF(Start of frame)：帧起始，用于标识一个数据帧的开始，是一个显性位，只有当总线空闲时候节点才能够发送SOF
2. ID：标识符，用于确定报文的ID,确定报文的仲裁优先级，ID数值越小，优先级越高
3. RRS：对应传统CAN报文的RTR,
4. IDE:用于区分CAN FD的扩展帧和标准帧（CANFD有两种格式）标准帧IDE=0;扩展帧IDE=1
5. FDF：用于区分普通CAN报文和CAN FD报文。CAN报文，FDF=0；CAN FD报文，FDF=1
6. res:保留位，当前为0
7. BRS（Bit Rate Switch）：前面提到CAN FD主要特点是双速率，双速率就是在这个地方切换的，BRS=1，进行速率切换；BRS=0，不进行速率切换
8. ESI（Error State Indicator）：错误状态指示，ESI=0，处于主动错误状态的节点；ESI=1，处于被动错误状态的节点
9. DLC数据长度，表示数据场包含数据的字节数，CAN支持8bytes，而CANFD最多支持64bytes
10. DATE Field数据场,具有0-64个字节长度，由DLC确定，包含数据帧发送的内容
11. CRC（Cyclic Redundancy Check）循环校验
12. ACK应答，确定报文被至少一个节点正确接收，发送节点发送隐性位，接收节点正确接收后发送显性。
13. EOF(End of frame）表示数据帧结束。固定格式，7个连续的隐性位

• 部分新手不了解显性和隐形，简单解释下，CAN总线为隐性（逻辑1）时，CAN_H和CAN_L的电平都为2.5V（电位差为0V）；CAN总线为显性（逻辑0）时，CAN_H和CAN_L电平分别为3.5V和1.5V（电位差为2.0V）

以上可以看出，CAN-FD显著提高了车载CAN网络的带宽，更长的数据场长度可以避免CAN总线上使用多次传输。并且CAN-FD的成本与CAN总线基本接近，对目前的软件和应用程序改动较小，CAN-FD保留了车载CAN网络的物理层和拓扑结构，能够提供CAN总线网络的无缝升级，这些优越性为CAN-FD提供了良好的发展前景。