深度解析CAN-FD與CAN協議的差別

根據CAN規范ISO11898-2所定義的標準幀結構，一幀報文最大只能傳輸64位（8個字節）的數據，在最好的情況下總線負載達到70%左右，不過如果報文數據少于8個字節的情況下總線負載可能會更小。我們或者會提出疑問，為什么不可以把CAN標準的通信波特率改高一點呢？其實是有一個很重要的因素，CAN采用仲裁機制來判定不同節點CAN報文傳輸的優先級，在仲裁期同一總線上的所有節點必須在一個位的時間內到達。另一方面電信號有一個有限的傳播速度。從大量經驗中得出CAN總線以1Mbit/s運行的最長距離為40米。通信波特率越高，通信距離則越短。

CAN-FD與CAN主要區別

CAN-FD和CAN主要的區別有兩點：

1、可變速率

CAN-FD采用了兩種位速率：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。兩種速率各有一套位時間定義寄存器，它們除了采用不同的位時間單位TQ外，位時間各段的分配比例也可不同。

2、新的數據場長度

CAN-FD對數據場的長度作了很大的擴充，DLC最大支持64個字節，在DLC小于等于8時與原CAN總線是一樣的，大于8時有一個非線性的增長，所以最大的數據場長度可達64字節。

CAN-FD簡介

1、CAN-FD 數據幀幀格式

CAN-FD 數據幀在控制場新添加EDL位、BRS位、ESI位，采用了新的DLC編碼方式、新的CRC算法（CRC場擴展到21位）。CAN-FD數據幀格式如圖 3所示。

2、新添加位介紹

EDL位：（Extended Data Length）原CAN數據幀中的保留位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：表示發送節點處于被動錯誤狀態（Error Passive）

顯性：表示發送節點處于主動錯誤狀態（Error Active）

EDL位可以表示CAN報文還是CAN-FD報文；BRS表示位速率轉換，該位為隱性位時，從BRS位到CRC界定符使用轉換速率傳輸，其他位場使用標準位速率，該位為顯性時，以正常的CAN-FD總線速率傳輸；通過添加ESI位，可以很方便的知道當前發送節點所處的狀態。

3、新的CRC算法

CAN總線由于位填充規則對CRC的干擾，造成錯幀漏檢率未達到設計意圖。CAN-FD對CRC算法作了改變，即CRC以含填充位的位流進行計算。在校驗和部分為避免再有連續位超過6個，就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21位。由于數據場長度有很大變化區間，所以要根據DLC大小應用不同的CRC生成多項式，CRC_17，適合于幀長小于210位的幀，CRC_21，適適合于幀長小于1023位的幀。

4、新的DLC編碼

CAN-FD 數據幀采用了新的新的DLC編碼方式，在數據場長度在0-8個字節時，采用線性規則，數據場長度為12-64個字節時，使用非線性編碼。如圖 5所示。

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