需要更快的速度：CAN FD

　　CAN FD 到底是什么意思?全雙工?頻域?還是消防局?都不是，實際上它是 CAN 領域的最新技術，FD 代表 Flexible Data-rate(靈活數據速率)，幾年前由博世公司的一篇白皮書引入該領域，目前已經過標準化，成了 ISO11898-1 的更新版本。

　　控制域網絡 (CAN) 是一個常見的通信協議及總線，主要用于對微處理器需要通信的分布式應用進行互連。眾所周知，該技術植根于汽車領域。經過多年的發展壯大，它目前可用于工業控制、現場總線、大型家用電器、航空航天甚至咖啡機等眾多應用。這種協議層面的簡便性源于大部分繁重任務都可在 CAN 控制器外設內部的硬件中完成。此外，這種總線技術的靈活性也是其得到廣泛使用的直接原因。

　　隨著系統復雜性和處理器間通信的增加，CAN 總線中的可用帶寬已經減少。因此，對速度(或更大帶寬)的需求也在不斷攀升。德州儀器 (TI) SN65HVD255、SN65HVD256 及 SN65HVD257“渦輪”CAN 收發器率先在物理層面上滿足了 CAN 時序裕度及帶寬需求。這些收發器針對大型高負載 CAN 網絡進行了優化，可優化收發器內部的環路延遲時序。這些收發器的優勢在于能夠在相同網絡中提供更高的 CAN 數據速率。下一步是轉入 CAN FD 網絡。我的同事 John Griffith 在他的博客《需要速度：渦輪增壓 CAN》中從協議優勢角度對其進行了介紹。

　　為適應新協議，收發器及物理層要求正在得到滿足。ISO11898-2 框架中的標準化工作已經開始。對于收發器而言，TI 推出了一系列針對 CAN FD 優化和指定的最新“渦輪”CAN 收發器 SN65HVD265/6/7。

　　在經典 CAN 網絡中，系統的雙向或雙程環路延遲是可實現的比特率的主要限制因素。由于網絡中的任何節點都可能在幀判優階段通信，因此必須考慮兩個最遠節點的時序，在這兩個節點需要能夠互相檢測時，其就會同時開始通信。這就引出了雙程延遲要求。CAN FD 協議可消除數據階段的雙程延遲要求，實現更高的二級比特率。網絡及物理層上 FD 數據階段的約束是總線上的位對稱(物理比特表達)。收發器中 CAN FD 的新參數被稱為環路延遲對稱 (tREC)，如圖 1 所示。最新的 SN65HVD265/6/7“渦輪”CAN 系列包括 CAN FD 數據速率的這種時序參數。

　　這些器件的數據速率在器件的整個溫度及電壓范圍內針對 CAN FD 指定為 2Mbps。因此，這些渦輪 CAN 器件可憑借以下三項改進在相同網絡中實現更高的數據速率：

　　渦輪 CAN 技術在 CAN FD 幀的判優階段可實現更高的數據速率，打破了“經典”CAN 的局限性;

　　CAN FD 協議提供更高效的數據負載開銷比，可實現高達 64 字節的數據，而原始數據則為 8 字節;

　　CAN FD 在 CAN FD 幀數據階段數據速率指定為 2Mpbs。

　　因此，CAN FD 系統與經典 CAN 實施方案相比，有效帶寬可提升至四倍甚至更高!這樣，對更多 CAN 總線、網關、橋接或其它現場總線技術的需求就得到了緩解，這將使 CAN 在未來十年中持續增長，找到新的應用領域。