CAN FD协议及其与CAN2.0的异同

1. canfd的来历
我们知道了, can2.0数据段只有8byte,最高速率为 1mbit/s,通常使用的是 500k,随着功能的逐渐增多,各 ecu 之间的信息交互也越多,导致总线负载持续走高;can 报文中只有约 40~50%的带宽用于实际数据传输;响应机制受车内布线的物理特性限制,例如 can 控制器中的 ack 生成延迟;收发器传播延迟;导线延迟等,然而随着汽车功能越来越多,can总线的局限性也逐渐暴露:
为了解决上诉can总线的局限性,对其进行升级时必不可少的,从而有了can fd,其全称为can with flexible data rate。2011年,开始can fd协议的开发,2015年iso11898-1进行了修订,将can fd加入其中。
can与can-fd性能对比:
2.  canfd与can的协议异同
在完全理解了can协议后,我们只需要对比canfd与其的不同就可以比较简单的熟悉canfd协议,那相对于can,can fd有什么不同呢?
(1)传输速率不同。
can fd的速率可变,从控制场中的brs位到ack场之前(含crc分界符)为可变速率,最高速率可达到8mbps(下图的蓝色部分)。其他部分与can相同。
(2)数据长度不同。
can fd支持的最大数据长度为64byte。
(3)帧格式不同。
canfd新增了fdf、brs、esi位:
fdf:表示 can 报文还是 can-fd 报文;brs:表示位速率转换,该位隐性时,速率可变(即 bsr 到 crc 使用转换速率传输),该位为显性时,以正常的 can-fd 总线速率传输(恒定速率);esi:表示发送节点状态。
(4)id长度不同。
can fd标准帧id长度可扩展至12bit,can的标准帧id为11bit。
3. canfd帧结构解析
can fd节点可以正常收发can报文,但can节点不能正确收发can fd报文,因为其帧格式不一致。
can fd的帧结构是什么呢?
与can一样,can fd一共具有,帧起始sof,仲裁段,控制段,数据域,crc域,ack域,帧结束,共七个部分组成。
3.1 帧起始
can与canfd使用相同的sof标志位来标志报文的起始。帧起始由1个显性位构成,标志着报文的开始,并在总线上起着同步作用。
3.2.仲裁域
与can不同,can fd取消了对远程帧的支持,用rrs位替换了rtr位,为常显性。ide用于区分标准帧和扩展帧。
3.3 控制域
canfd与can有着相同的ide,res,dlc位。同时增加了fdf、brs、esi三个bit位。fdf为隐性时,表示为can fd报文;
brs为为速率转换开发,当其隐性时,速率可变,当其显性时,以正常的can-fd总线速率传输(恒定速率);
esi用于表示错误状态,主动错误发送显性位,被动错误发送隐性位。
3.4 数据域
can fd兼容can的数据格式,同时最大还能支持12, 16, 20, 24, 32, 48, 64byte。
3.5 crc
can fd对crc算法进行了改进,crc对填充位也加入了计算。在校验和部分为避免有连续位超过6个,就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21位。
3.6 ack
ack紧跟着crc结束标识位。不同的是,can fd支持2bits的ack的识别。
3.7 帧结尾
与can一样,can fd的帧结尾也为连续7位的隐性位。


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