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  • 速銳得開發社區-新一代汽車網絡通信技術CAN FD的特點歸納

    2023-07-24 14:54:42 劉國瓊

    隨著汽車工業的快速發展,汽車逐漸走向智能化,功能也越來越豐富,例如特斯拉、比亞迪、理想汽車為代表,在車載導航、駐車雷達、胎壓監測、倒車影像、無鑰匙啟動、定速巡航、自動泊車、高級輔助駕駛系統、自動駕駛、域控制器、智能網關等都有新的特點。

    為了提高競爭力,汽車制造商將越來越多的功能集成到汽車之中,我們的汽車就會變得交互性好、界面友好、智能化高級,這些功能的加入,增加了ECU(電子控制單元)的增加,進而使得總線負載急劇增加,傳統的CAN總線(500K)每個數據幀最多攜帶8個字節數據的瓶頸逐步凸顯,顯得力不從心。

    為了解決這一瓶頸,Bosch曾發布過新一代的汽車網絡通信技術CAN FD,它不僅繼承了高速CAN的主要特征,而且提高了CAN總線的通信效率,改善了錯誤幀漏檢率,同時,還可以保持CAN-BUS系統不變,ECU廠家不需要大規模的改動就可以實現網絡通信升級。

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    為此,速銳得整理了如下筆記,與公司內部開發、客戶開發、數據采集、應用開發提供一些基礎的幫助,我們就CAN FD的特點、難點,先做初步的學習與共同交流,后續我們會推出硬件設計及接口相關的,包括一些適用性代碼等等。

    1、CAN FD總線具備可變波特率,數據段最高可以達到15MBPS,傳統標準CAN只有500K(最大1M),一個數據幀可以使用兩種波特率進行傳輸,兩種波特率有各自獨立的為時間設置寄存器,這對硬件和解析都有要求,需要2個不同的寄存器,相互不干擾,CAN FD外設時鐘頻率為60MHz,硬件設計和軟件代碼需要謹慎,無論是仲裁段還是數據段,他們同步跳轉寬度與緩沖段的值相同;

    2、最大可以達到64字節,17位/21位 CRC算法,CANFD控制器需要根據數據長度不同選擇不同的算法,數據越長,CRC算法越多;

    3、CAN FD 有新的數據字節填充規則,采用差分信號傳輸數據,通信可靠性高,但是容易出現數據出錯導致數據為被錯誤解析;

    4、數據傳輸速率可以達到微秒級,與標準CAN不兼容,為此,芯片需要更換,解析方式也不同;

    5、解析復雜,在CAN FD網絡中,CAN和CAN FD可以同時存在,容易出現發送數據幀錯誤,導致整個CAN FD 網絡通信癱瘓,或者報故障碼。無論是標準幀還是擴展幀,只有確定是CAN幀還是CAN FD幀,才能知道當前的報文格式解析;

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    6、標準高速CAN升級到CAN FD需要做的工作:

    a、雖然CAN FD繼承了CAN的特性,但是也有一些工作要做:硬件需要支持CAN FD功能,從CAN芯片、晶振、寄存器、CAN收發器均需要學習控制器的學習方法,便于開發CAN FD應用,實現CAN FD跨平臺的編程接口,實現CAN FD通信功能;

    b、在開發過程中通常需要對網絡進行調試和監測,推薦使用USBCANFD,將該接口卡的CAN FD接口連至CAN FD網絡中,USB接口連接PC,開發者便可以輕松通過上位機監測CAN FD總線上的數據,同時,出于測試目的,還可以通過PC上位機向總線中發送數據;

    c、如果傳統CAN網絡的部分節點需要升級到CAN FD,那么由于幀格式不同,CAN FD節點可以正常收發CAN節點報文,但是傳統CAN節點不能收發CAN FD報文,會產生錯誤幀;

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    d、目前有速銳得的方案可以在原有網絡拓撲不變的情況下,實現CAN與CAN FD的兼容,如硬件速銳得硬件設計顯示:

    1)傳統CAN使用具有CAN FD Shield模式的收發器,當收到CAN FD幀時,收發器會過濾改報文,以防止發送錯誤幀;

    2)使用CAN轉CAN FD網關/網橋設備(例如EST558S-FD),將CAN FD報文按照用戶設定的規則轉換成傳統的CAN報文。




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