需要更快的速度：CAN FD

　　CAN FD 到底是什么意思?全雙工?頻域?還是消防局?都不是，實(shí)際上它是 CAN 領(lǐng)域的最新技術(shù)，F(xiàn)D 代表 Flexible Data-rate(靈活數(shù)據(jù)速率)，幾年前由博世公司的一篇白皮書引入該領(lǐng)域，目前已經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化，成了 ISO11898-1 的更新版本。

　　控制域網(wǎng)絡(luò) (CAN) 是一個(gè)常見的通信協(xié)議及總線，主要用于對(duì)微處理器需要通信的分布式應(yīng)用進(jìn)行互連。眾所周知，該技術(shù)植根于汽車領(lǐng)域。經(jīng)過多年的發(fā)展壯大，它目前可用于工業(yè)控制、現(xiàn)場(chǎng)總線、大型家用電器、航空航天甚至咖啡機(jī)等眾多應(yīng)用。這種協(xié)議層面的簡(jiǎn)便性源于大部分繁重任務(wù)都可在 CAN 控制器外設(shè)內(nèi)部的硬件中完成。此外，這種總線技術(shù)的靈活性也是其得到廣泛使用的直接原因。

　　隨著系統(tǒng)復(fù)雜性和處理器間通信的增加，CAN 總線中的可用帶寬已經(jīng)減少。因此，對(duì)速度(或更大帶寬)的需求也在不斷攀升。德州儀器 (TI) SN65HVD255、SN65HVD256 及 SN65HVD257“渦輪”CAN 收發(fā)器率先在物理層面上滿足了 CAN 時(shí)序裕度及帶寬需求。這些收發(fā)器針對(duì)大型高負(fù)載 CAN 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化，可優(yōu)化收發(fā)器內(nèi)部的環(huán)路延遲時(shí)序。這些收發(fā)器的優(yōu)勢(shì)在于能夠在相同網(wǎng)絡(luò)中提供更高的 CAN 數(shù)據(jù)速率。下一步是轉(zhuǎn)入 CAN FD 網(wǎng)絡(luò)。我的同事 John Griffith 在他的博客《需要速度：渦輪增壓 CAN》中從協(xié)議優(yōu)勢(shì)角度對(duì)其進(jìn)行了介紹。

　　為適應(yīng)新協(xié)議，收發(fā)器及物理層要求正在得到滿足。ISO11898-2 框架中的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)開始。對(duì)于收發(fā)器而言，TI 推出了一系列針對(duì) CAN FD 優(yōu)化和指定的最新“渦輪”CAN 收發(fā)器 SN65HVD265/6/7。

　　在經(jīng)典 CAN 網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)的雙向或雙程環(huán)路延遲是可實(shí)現(xiàn)的比特率的主要限制因素。由于網(wǎng)絡(luò)中的任何節(jié)點(diǎn)都可能在幀判優(yōu)階段通信，因此必須考慮兩個(gè)最遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)的時(shí)序，在這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)需要能夠互相檢測(cè)時(shí)，其就會(huì)同時(shí)開始通信。這就引出了雙程延遲要求。CAN FD 協(xié)議可消除數(shù)據(jù)階段的雙程延遲要求，實(shí)現(xiàn)更高的二級(jí)比特率。網(wǎng)絡(luò)及物理層上 FD 數(shù)據(jù)階段的約束是總線上的位對(duì)稱(物理比特表達(dá))。收發(fā)器中 CAN FD 的新參數(shù)被稱為環(huán)路延遲對(duì)稱 (tREC)，如圖 1 所示。最新的 SN65HVD265/6/7“渦輪”CAN 系列包括 CAN FD 數(shù)據(jù)速率的這種時(shí)序參數(shù)。

　　這些器件的數(shù)據(jù)速率在器件的整個(gè)溫度及電壓范圍內(nèi)針對(duì) CAN FD 指定為 2Mbps。因此，這些渦輪 CAN 器件可憑借以下三項(xiàng)改進(jìn)在相同網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率：

　　渦輪 CAN 技術(shù)在 CAN FD 幀的判優(yōu)階段可實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率，打破了“經(jīng)典”CAN 的局限性;

　　CAN FD 協(xié)議提供更高效的數(shù)據(jù)負(fù)載開銷比，可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 64 字節(jié)的數(shù)據(jù)，而原始數(shù)據(jù)則為 8 字節(jié);

　　CAN FD 在 CAN FD 幀數(shù)據(jù)階段數(shù)據(jù)速率指定為 2Mpbs。

　　因此，CAN FD 系統(tǒng)與經(jīng)典 CAN 實(shí)施方案相比，有效帶寬可提升至四倍甚至更高!這樣，對(duì)更多 CAN 總線、網(wǎng)關(guān)、橋接或其它現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的需求就得到了緩解，這將使 CAN 在未來十年中持續(xù)增長(zhǎng)，找到新的應(yīng)用領(lǐng)域。