CAN FD 總線技術分析

　　最近越來越多工程師關注CAN FD，同時也會向虹科反饋CAN FD的產品應用信息。編者覺得對于CAN FD的發(fā)布，對于中國的工程師或者是中國對CAN技術的應用將會迎來新的契機。試想，國外累計了20多年的CAN技術呈現(xiàn)出來的新技術-CAN FD，在它誕生沒多久就可以見證和陪伴它的“成長”，對于技術工程師來說是多么美妙的事情。

　　剛好上個月參加CiA在天津的CAN FD技術發(fā)布會，期間編者有幸擔當CiA 主席的Holger的現(xiàn)場翻譯，也是收獲良多。當?shù)谝淮谓佑|CAN FD，現(xiàn)場很多人都會有疑問，CAN FD與CAN有哪些不同呢?CAN FD能否與當前的CAN 兼容?目前CAN FD的應用情況怎么樣?等等一系列相關的問題就像打開話匣子一樣迸發(fā)出來。當然，CiA 主席Holger一一進行解答。接下來編者也會重點介紹CAN FD與CAN的不同之處，同時也作了哪些升級。

　　一、CAN FD采用了兩種位速率

　　CAN FD全稱為CAN with Flexible Data-rate，即是帶靈活可變的數(shù)據(jù)波特率，在數(shù)據(jù)段中可以實現(xiàn)高達理論15Mbit/s的通信波特率，從控制場中的BRS位到ACK場之前(含CRC分界符)為可變速率，其余部分為原CAN總線用的速率。

　　二、CAN-FD的數(shù)據(jù)幀增加至64個字節(jié)有效數(shù)據(jù)

　　如下圖可見，較之CAN基本數(shù)據(jù)格式，CAN-FD的數(shù)據(jù)位長度已經突破最大8個字節(jié)的數(shù)據(jù)，達到最高64個字節(jié)的有效數(shù)據(jù)。

　　三、幀結構的變化：

　　其中CAN FD 數(shù)據(jù)幀在控制場新添加EDL位、BRS位、ESI位，采用了新的DLC編碼方式、新的CRC算法(CRC場可能擴展到17,21,26位)。

　　3.1 控制場添加EDL位、BRS位、ESI位

　　EDL位：(Extended Data Length)原CAN數(shù)據(jù)幀中的保留位r， 該位功能為：

　　隱性： 表示CAN FD 報文 (采用新的DLC編碼和CRC算法)

　　顯性： 表示CAN報文

　　BRS位：( Bit Rate Switch)該位功能為：

　　隱性：表示轉換可變速率

　　顯性：表示不轉換速率

　　ESI(Error State Indicator)，該位的功能為：

　　隱性：表示發(fā)送節(jié)點處于被動錯誤狀態(tài)(Error Passive)

　　顯性：表示發(fā)送節(jié)點處于主動錯誤狀態(tài)(Error Active　

　　3.2 新的DLC編碼方式

　　對比ISO 11898-1的編碼方式是線性編碼方式，CAN-FD新的DLC編碼方式是以階梯式的向上增加，而非逐一向上的非線性編碼。

　　3.3 更長的數(shù)據(jù)位

　　當然少不了數(shù)據(jù)域高達64個字節(jié)的數(shù)據(jù)長度：

　　3.4 新的CRC算法

　　確定在第一位以及以后每4位添加一個填充位加以分割，這個填充位的值是上一位的反碼，作為格式檢查，如果填充位不是上一位的反碼，就作出錯處理。

　　CAN FD的CRC場擴展到了16位以上，可擴展到17,21位。。由于數(shù)據(jù)場長度有很大變化區(qū)間，所以要根據(jù)DLC大小應用不同的CRC生成多項式。

　　綜上說了那么多理論上的變化，看起來還是不夠具體，那么就來一個CAN標準幀與CAN FD幀的波特對比圖：

　　有關CAN FD與CAN 的兼容問題，Holger提到目前有三種方式來應付同一個平臺中兩者的兼容問題，

　　1.同一個平臺采用CAN FD和CAN兩種硬件通道，

　　2.同一個平臺保持CAN處理器不變，改變CAN收發(fā)器，

　　3.在使用CAN FD通信時，讓CAN節(jié)點進入休眠狀態(tài)。

　　當然還有其他方式可以實現(xiàn)，大家也可以討論，有關CAN-FD的技術問題，您也可以向CiA主席進行提問，相信他也會給您一個權威的回復。如果需要的話

　　Holger提到以后CAN的發(fā)展，相信CAN FD終將會替代CAN。有關CAN FD的硬件，目前逐步有一些公司推出相應的產品，據(jù)我所知德國PEAK已經推出PC CAN FD接口PCAN-USB FD，目前也有很多工程師關注這個產品的應用。下面補個CAN FD發(fā)布會天津站的現(xiàn)場圖：