如何实现CAN到CAN FD的升级？
本文导读
自动驾驶技术迅速发展，车辆中的can总线已经无法满足数据吞吐量和传输速度的要求，can总线的加速升级版——can fd技术正在逐渐替代现有网络。为了进一步了解can fd，本文将从产品的实际应用介绍can fd的升级及优势。
随着汽车电子、工业自动化的蓬勃发展，can总线上的设备数量、数据量都大大增加，这就使得传统的can总线在传输速率和带宽方面越来越力不从心，因此can fd孕育而生。
那么如何实现can到can fd的升级？
canfdcom的应用 canfdcom-100ie智能协议转换器可以快速将rs-232/485/422通讯设备连接到can(fd)-bus现场总线，实物图如图1所示。转换器支持1200-921600bps串口波特率，以及50k-5mbps的can(fd)-bus 通讯速率。
图1 canfdcom-100ie实物图
canfdcom-100ie应用广泛，例如煤矿远程通讯、plc设备联网、can(fd)工业自动化控制系统、现有rs-232/485/422设备连接 can(fd)-bus 网络等。
图2 设备连接电路图
如图2所示，通常变频器带有rs-232/485接口，可通过canfdcom-100ie串口转can(fd)快速将变频器设备连接至can(fd)-bus网络中，从而实现can(fd)报文的收发。
转换器支持四种转换模式：透明转换、透明带标识转换、格式转换、modbus 转换，适应不同用户需求。同时提供配置软件，可以灵活设置canfdcom-100ie的运行参数。如图3所示。
图3 canfdcom配置界面
canfdcom还可以连接到pc端，另一端连接至can(fd)网络，进行串行帧与can(fd)报文的相互收发。
参数配置完成之后，使用串口助手发送串行帧转can(fd)报文，如图4所示。
借助zcanpro工具可以观察can(fd)帧信息，如图5所示。
canfdcom-100ie支持iso标准can fd与boschcanfd标准，每个接口具备独立的2500vdc电气隔离保护电路，使接口卡避免由于地环流的损坏，增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。
图4 串行帧收发界面
图5 can fd帧信息界面
canfdsm的应用 canfdsm-100是一款串口转 can(fd)模块，内置微处理器，实物图如图6所示。可以很方便地嵌入到具有uart接口的设备中，如图7所示。
在添加can(fd)收发器以后，实现uart设备和can-bus网络之间的数据通讯。
图6 canfdsm-100实物图
图7 canfdsm-100效果图
使用mcu与canfdsm-100连接，如图8所示，其中lpc54616是nxp发行的lpc54000系列微控制器。cfg引脚闭合时，用于配置模块，配置方式建议使用at指令。can(fd)接口使用的是ctm3mfd隔离模块，可以轻松实现用户的mcu连接至can fd网络中。
canfdsm内部集成了can控制器，can控制器是can-bus设备的核心元件，集成了can规范中数据链路层的全部功能，能够自动完成can-bus协议的解析。
图8 设备连接图
然而，can fd与传统的can在实际的应用中并没有太大的差异，线缆的选型、拓扑的选择、总线的布设等均大同小异。can收发器就是将can控制器的逻辑电平与can总线差分电平相互转换的电平转换器。
实现can收发器的方案有两种：
1、采用can收发ic；
2、使用can隔离收发模块。
在一些干扰较严重的场合，隔离依然必不可少。隔离可以避免潜在的高压危险、消除地电势差及地环路，从而大大提高通信的可靠性。
zlg致远电子推出的can fd隔离can收发器ctm5mfd、ctm3mfd，体积小巧，可支持最高5mbit/s的传输速率，是can fd隔离应用的理想解决方案。can fd隔离收发器选型如表1所示。
表1 can fd隔离收发器选型表
can fd的优势 can fd继承了can总线的主要特性，提高了can总线的网络通信带宽，改善了错误帧漏检率，同时可以保持网络系统大部分软硬件特别是物理层不变。can fd协议是can-bus协议的最新升级，可以满足更高的带宽及数据吞吐量。
can fd速率包含两个段的速率，其中仲裁段和ack段沿用can2.0的规范，最高速率为1mbit/s，中间的数据段是可以加速的，可以达到5mbit/s，甚至更高；
can fd对数据场的长度作了很大的补充，数据长度码（dlc）最大可以传输64字节有效数据。这意味着can fd具有更高的有效传输负载；
can fd 数据帧在控制场新添加fdf位、brs位、esi位（fdf位判断报文类型、brs位表示位速率转换、esi位表示错误状态），如图9所示；
can fd对crc算法作了改变，即crc以含填充位的位流进行计算，改善了错误帧漏检率。
图9 can fd标准帧
总结 1、要实现can fd的快速升级首先需要使用支持can fd协议的mcu或控制器，还要选取新的网络调试和监测工具；
2、需要支持更高的传输速率的收发器，若设计的can fd节点的最高速率5mbit/s，则收发器的传输速率也必须达到此数值。zlg致远电子推出的can fd隔离can收发器ctm5mfd、ctm3mfd，是can fd隔离应用的理想解决方案。
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图2 设备连接电路图
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转换器支持四种转换模式：透明转换、透明带标识转换、格式转换、modbus 转换，适应不同用户需求。同时提供配置软件，可以灵活设置canfdcom-100ie的运行参数。如图3所示。
图3 canfdcom配置界面
canfdcom还可以连接到pc端，另一端连接至can(fd)网络，进行串行帧与can(fd)报文的相互收发。
参数配置完成之后，使用串口助手发送串行帧转can(fd)报文，如图4所示。
借助zcanpro工具可以观察can(fd)帧信息，如图5所示。
canfdcom-100ie支持iso标准can fd与boschcanfd标准，每个接口具备独立的2500vdc电气隔离保护电路，使接口卡避免由于地环流的损坏，增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。
图4 串行帧收发界面
图5 can fd帧信息界面
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图9 can fd标准帧
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