【车载开发系列】CAN与CANFD下篇

【车载开发系列】CAN与CANFD下篇

一. 物理层

在物理层，CANFD与经典CAN是一致的。只是在上面的协议层，CANFD在经典CAN的基础上进行了升级。所以可以理解成CANFD是经典CAN协议的升级版。

二. 各种帧之间的关系

经典CAN可以分为CAN标准帧&CAN拓展帧，CAN标准帧和拓展帧均可以延伸出远程帧。
CANFD也可以分为标准帧和CANFD拓展帧，CANFD舍弃了远程帧，因为开发人员都觉得远程帧没有什么大用。
远程帧的全称是远程请求帧。帧结构只包括帧头（帧起始段+仲裁段+控制段），它最开始设计出来用于降低总线的负载率。
数据帧，错误帧，扩展帧这三种帧CAN与CANFD都存在。

三. 通讯区别总结

1.数据传输速率

CAN通信的最大传输速率通常为1Mbps，而CAN FD通信提供了更高的速率，可达到最高8Mbps。

2.数据帧长度

CAN通信的数据帧长度有限，最大为8字节。而CAN FD通信引入了灵活数据率和灵活数据帧长度的概念，允许更大的数据帧长度，最大可达到64字节。

3.兼容性

CAN FD通信是对CAN通信的扩展和改进，因此在兼容性方面，CAN FD设备可以与传统CAN设备兼容，但传统CAN设备不支持CAN FD的高速和灵活性特性。

4.错误检测和处理

CAN FD引入了更多的错误检测和处理机制，使得在高速和高数据量的通信环境下，系统更可靠。

四. 通信效率提升

CAN FD采用了两种方式来提高通信的效率：一种方式是缩短位时间提高位速率；第二种方式为加长数据长度减少报文数量降低总线负载率。

1.支持双比特率

与传统CAN一样，标称（仲裁）比特率限制为1 Mbit/s，而数据比特率则取决于网络拓扑/收发器。实际上，可以实现高达5Mbit/s的数据比特率。
从控制段中的 BRS 位到 ACK 段之前（含 CRC 分界符）为可变速率，其余部分为原CAN总线用的速率。两种速率各有一套位时间定义寄存器，它们除了采用不同的位时间单位 TQ 外，位时间各段的分配比例也可不同。

2.加长数据长度

CAN FD每个数据帧最多支持64个数据字节，而传统CAN最多支持8个数据字节，这减少了协议开销，并提高了协议效率。
DLC最大支持64个字节，在DLC小于等于8时与原CAN总线是一样的，大于8时则有一个非线性的增长，最大的数据场长度可达64字节。

五. 总结

CAN和CANFD在物理层是一致的，但在传输性能、数据段长度、帧类型、波特率灵活性、CRC校验和帧结构上都存在较大差异，CANFD在经典CAN的基础上提升了通信速度和数据容量。
从经典CAN到CANFD，很好的解决了ID不足以及改善总线负载率的问题。在一些特定的情况下CAN FD能用在仅使用传统CAN的ECU上，这样就可以逐步引入CAN FD节点，从而为OEM简化程序和降低成本。
与传统CAN相比，CAN FD可以将网络带宽提高3到8倍，效率可从50%提升到90%，从而为数率的增长提供了一种简单的解决方案。