CAN FD 总线技术分析
时间：10-29
来源：互联网
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最近越来越多工程师关注CAN FD，同时也会向虹科反馈CAN FD的产品应用信息。编者觉得对于CAN FD的发布，对于中国的工程师或者是中国对CAN技术的应用将会迎来新的契机。试想，国外累计了20多年的CAN技术呈现出来的新技术-CAN FD，在它诞生没多久就可以见证和陪伴它的“成长”，对于技术工程师来说是多么美妙的事情。
刚好上个月参加CiA在天津的CAN FD技术发布会，期间编者有幸担当CiA 主席的Holger的现场翻译，也是收获良多。当第一次接触CAN FD，现场很多人都会有疑问，CAN FD与CAN有哪些不同呢?CAN FD能否与当前的CAN 兼容?目前CAN FD的应用情况怎么样?等等一系列相关的问题就像打开话匣子一样迸发出来。当然，CiA 主席Holger一一进行解答。接下来编者也会重点介绍CAN FD与CAN的不同之处，同时也作了哪些升级。
一、CAN FD采用了两种位速率
CAN FD全称为CAN with Flexible Data-rate，即是带灵活可变的数据波特率，在数据段中可以实现高达理论15Mbit/s的通信波特率，从控制场中的BRS位到ACK场之前(含CRC分界符)为可变速率，其余部分为原CAN总线用的速率。
二、CAN-FD的数据帧增加至64个字节有效数据
如下图可见，较之CAN基本数据格式，CAN-FD的数据位长度已经突破最大8个字节的数据，达到最高64个字节的有效数据。
三、帧结构的变化：
其中CAN FD 数据帧在控制场新添加EDL位、BRS位、ESI位，采用了新的DLC编码方式、新的CRC算法(CRC场可能扩展到17,21,26位)。
3.1 控制场添加EDL位、BRS位、ESI位
EDL位：(Extended Data Length)原CAN数据帧中的保留位r， 该位功能为：
隐性： 表示CAN FD 报文 (采用新的DLC编码和CRC算法)
显性： 表示CAN报文
BRS位：( Bit Rate Switch)该位功能为：
隐性：表示转换可变速率
显性：表示不转换速率
ESI(Error State Indicator)，该位的功能为：
隐性：表示发送节点处于被动错误状态(Error Passive)
显性：表示发送节点处于主动错误状态(Error Active
3.2 新的DLC编码方式
对比ISO 11898-1的编码方式是线性编码方式，CAN-FD新的DLC编码方式是以阶梯式的向上增加，而非逐一向上的非线性编码。
3.3 更长的数据位
当然少不了数据域高达64个字节的数据长度：
3.4 新的CRC算法
确定在第一位以及以后每4位添加一个填充位加以分割，这个填充位的值是上一位的反码，作为格式检查，如果填充位不是上一位的反码，就作出错处理。
CAN FD的CRC场扩展到了16位以上，可扩展到17,21位。。由于数据场长度有很大变化区间，所以要根据DLC大小应用不同的CRC生成多项式。
综上说了那么多理论上的变化，看起来还是不够具体，那么就来一个CAN标准帧与CAN FD帧的波特对比图：
有关CAN FD与CAN 的兼容问题，Holger提到目前有三种方式来应付同一个平台中两者的兼容问题，
1.同一个平台采用CAN FD和CAN两种硬件通道，
2.同一个平台保持CAN处理器不变，改变CAN收发器，
3.在使用CAN FD通信时，让CAN节点进入休眠状态。
当然还有其他方式可以实现，大家也可以讨论，有关CAN-FD的技术问题，您也可以向CiA主席进行提问，相信他也会给您一个权威的回复。如果需要的话
Holger提到以后CAN的发展，相信CAN FD终将会替代CAN。有关CAN FD的硬件，目前逐步有一些公司推出相应的产品，据我所知德国PEAK已经推出PC CAN FD接口PCAN-USB FD，目前也有很多工程师关注这个产品的应用。下面补个CAN FD发布会天津站的现场图：
刚好上个月参加CiA在天津的CAN FD技术发布会，期间编者有幸担当CiA 主席的Holger的现场翻译，也是收获良多。当第一次接触CAN FD，现场很多人都会有疑问，CAN FD与CAN有哪些不同呢?CAN FD能否与当前的CAN 兼容?目前CAN FD的应用情况怎么样?等等一系列相关的问题就像打开话匣子一样迸发出来。当然，CiA 主席Holger一一进行解答。接下来编者也会重点介绍CAN FD与CAN的不同之处，同时也作了哪些升级。
一、CAN FD采用了两种位速率
CAN FD全称为CAN with Flexible Data-rate，即是带灵活可变的数据波特率，在数据段中可以实现高达理论15Mbit/s的通信波特率，从控制场中的BRS位到ACK场之前(含CRC分界符)为可变速率，其余部分为原CAN总线用的速率。
二、CAN-FD的数据帧增加至64个字节有效数据
如下图可见，较之CAN基本数据格式，CAN-FD的数据位长度已经突破最大8个字节的数据，达到最高64个字节的有效数据。
三、帧结构的变化：
其中CAN FD 数据帧在控制场新添加EDL位、BRS位、ESI位，采用了新的DLC编码方式、新的CRC算法(CRC场可能扩展到17,21,26位)。
3.1 控制场添加EDL位、BRS位、ESI位
EDL位：(Extended Data Length)原CAN数据帧中的保留位r， 该位功能为：
隐性： 表示CAN FD 报文 (采用新的DLC编码和CRC算法)
显性： 表示CAN报文
BRS位：( Bit Rate Switch)该位功能为：
隐性：表示转换可变速率
显性：表示不转换速率
ESI(Error State Indicator)，该位的功能为：
隐性：表示发送节点处于被动错误状态(Error Passive)
显性：表示发送节点处于主动错误状态(Error Active
3.2 新的DLC编码方式
对比ISO 11898-1的编码方式是线性编码方式，CAN-FD新的DLC编码方式是以阶梯式的向上增加，而非逐一向上的非线性编码。
3.3 更长的数据位
当然少不了数据域高达64个字节的数据长度：
3.4 新的CRC算法
确定在第一位以及以后每4位添加一个填充位加以分割，这个填充位的值是上一位的反码，作为格式检查，如果填充位不是上一位的反码，就作出错处理。
CAN FD的CRC场扩展到了16位以上，可扩展到17,21位。。由于数据场长度有很大变化区间，所以要根据DLC大小应用不同的CRC生成多项式。
综上说了那么多理论上的变化，看起来还是不够具体，那么就来一个CAN标准帧与CAN FD帧的波特对比图：
有关CAN FD与CAN 的兼容问题，Holger提到目前有三种方式来应付同一个平台中两者的兼容问题，
1.同一个平台采用CAN FD和CAN两种硬件通道，
2.同一个平台保持CAN处理器不变，改变CAN收发器，
3.在使用CAN FD通信时，让CAN节点进入休眠状态。
当然还有其他方式可以实现，大家也可以讨论，有关CAN-FD的技术问题，您也可以向CiA主席进行提问，相信他也会给您一个权威的回复。如果需要的话
Holger提到以后CAN的发展，相信CAN FD终将会替代CAN。有关CAN FD的硬件，目前逐步有一些公司推出相应的产品，据我所知德国PEAK已经推出PC CAN FD接口PCAN-USB FD，目前也有很多工程师关注这个产品的应用。下面补个CAN FD发布会天津站的现场图：
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