Оглавление

1. Почему появляется CAN FD?

2. Что такое CAN FD?

3. Сходства и различия между кадрами протокола CAN FD и CAN-шины.

4. Анализ структуры кадра CAN FD.

4.1. Начало кадра.

4.2. Арбитражный раздел.

4.3. Раздел управления

4.4. Сегмент данных.

4.5, сегмент CRC

4.6, сегмент ACK

4.7. Конец кадра.

5. Улучшение CAN FD

6. Как перейти с традиционного CAN на CAN FD

Праздник обновленПознакомьтесь с форматом кадра протокола CAN-шины в одной статье,CAN Как мы можем пропустить протокол шины FD? В этом сообщении блога будет объяснен CAN Формат кадра протокола шины FD.

Интересуюсь технологиями автомобильной электроникииз Друзья, пожалуйстаСледите за паблик-аккаунтом: Красивый мужчина, играющий в программирование.,Официальные аккаунты отдают приоритет публикации сообщений в блогах о новейших технологиях.,Творить непросто,Друзья, пожалуйста, поставьте мне лайк、собирать、сосредоточиться наподдержку~

1. Почему появляется CAN FD?

Поскольку шинная технология становится все более широко и глубоко используемой в области автомобильной электроники, особенно в связи с быстрым развитием технологий автономного вождения, автомобильная электроника предъявляет все более высокие требования к ширине шины и скорости передачи данных по традиционному CAN (1 Мбит/с, полезная нагрузка 8 байт). ) не смог удовлетворить растущий спрос.

Поэтому в 2012 году компания Bosch выпустила новый стандарт CAN FD (CAN с гибкой скоростью передачи данных). CAN FD унаследовал большинство характеристик CAN, таких как тот же физический уровень, протокол двухпроводной последовательной связи, и основан на не- технология деструктивного арбитража, распределенное управление в реальном времени, надежные механизмы обработки и обнаружения ошибок и т. д. В то же время CAN FD компенсирует недостатки CAN в отношении пропускной способности шины и длины данных.

30 июня 2015 года Международная организация по стандартизации (ISO) официально признала CAN FD и без каких-либо возражений приняла ISO 11898-1 в качестве проекта международного стандарта.

2. Что такое CAN FD?

Протокол CAN FD был предварительно исследован и разработан компанией Bosch и отраслевыми экспертами и выпущен в 2012 году. Он был улучшен посредством стандартизации и теперь включен в ISO 11898-1:2015. Первоначальная версия Bosch CAN FD (не ISO CAN FD) несовместима с ISO CAN FD.

CAN FD имеет следующие 4 основных преимущества:

1. Увеличенная длина данных

CAN FD поддерживает до 64 байтов данных на кадр данных, тогда как традиционный CAN поддерживает до 8 байтов данных. Это снижает накладные расходы протокола и повышает эффективность протокола.

2. Увеличьте скорость передачи.

CAN FD поддерживает двойную скорость передачи данных: как и в традиционной CAN, номинальная (арбитражная) скорость передачи данных ограничена 1 Мбит/с, тогда как скорость передачи данных зависит от топологии сети/приемопередатчика. Фактически может быть достигнута скорость передачи данных до 5 Мбит/с.

3. Повышенная надежность

CAN FD использует улучшенную проверку циклическим избыточным кодом (CRC) и «защищенный счетчик битов», что снижает риск необнаруженных ошибок. Это имеет решающее значение в критически важных для безопасности приложениях, таких как автомобильная и промышленная автоматизация.

4. Плавный переход

В некоторых конкретных случаях CAN FD можно использовать в ЭБУ, использующих только традиционный CAN, чтобы можно было постепенно внедрять узлы CAN FD, тем самым упрощая процедуры и снижая затраты для OEM-производителей.

Фактически, CAN FD может увеличить пропускную способность сети в 3–8 раз по сравнению с традиционным CAN, обеспечивая простое решение проблемы роста объема данных.

3. Сходства и различия между кадрами протокола CAN FD и CAN-шины.

Формат кадра протокола CAN FD и шины CAN следующий:

Различия между кадрами протокола CAN FD и CAN-шины заключаются в следующем:

1. Разные скорости передачи

Скорость CAN FD является переменной: от бита BRS в поле управления до поля ACK (включая разделитель CRC), скорость является переменной, максимальная скорость может достигать 8 Мбит/с, а другие части такие же, как у CAN.

2. Разная длина данных

Максимальная длина данных, поддерживаемая CAN FD, составляет 64 байта, а максимальная длина данных, поддерживаемая CAN, — 8 байт.

3. Различные форматы кадров

CAN FD добавляет биты FDF, BRS и ESI:

• Бит FDF (формат гибкой скорости передачи данных): зарезервированный бит r в исходном кадре данных CAN. Указывает, используется ли сообщение CAN или сообщение CAN-FD. Бит FDF всегда рецессивный (1), что указывает на сообщение CAN FD;
• Бит BRS (переключатель скорости передачи данных): указывает на преобразование скорости передачи данных. Когда BRS является доминантным битом (0), скорость передачи данных сегмента соответствует скорости передачи данных арбитражного сегмента (постоянная скорость), когда BRS является рецессивным. бит (1) Переменная скорость (т. е. BSR в CRC использует передачу со скоростью преобразования);
• Бит ESI (индикатор состояния ошибки): отправляет индикацию состояния ошибки узла. Доминантный бит (0) отправляется при возникновении активной ошибки, а рецессивный бит (1) отправляется при возникновении пассивной ошибки.

4. Длина идентификаторов разная.

Длина стандартного идентификатора кадра CAN FD может быть увеличена до 12 бит, а стандартный идентификатор кадра CAN составляет 11 бит.

4. Анализ структуры кадра CAN FD.

Узлы CAN FD могут нормально получать и отправлять сообщения CAN, но узлы CAN не могут правильно получать и отправлять сообщения CAN FD, поскольку форматы их кадров несовместимы.

Как и CAN, CAN FD состоит из 7 частей: начало кадра, секция арбитража, секция управления, секция данных, секция CRC, секция ACK и конец кадра.

4.1. Начало кадра.

CAN и CANFD используют один и тот же флаг SOF для обозначения начала сообщения. Начало кадра состоит из доминантного бита, обозначающего начало сообщения и играющего синхронизирующую роль на шине.

4.2. Арбитражный раздел.

Отличие от CAN,CAN FD удаляет поддержку удаленных кадров,Заменен бит RTR на бит RRS.,Зачастую оно является доминирующим. IDE используется для различения стандартных и расширенных кадров.

4.3. Раздел управления

CAN FD имеет те же биты IDE, res и DLC, что и CAN, но добавляет еще три бита: FDF, BRS и ESI.

• Бит FDF (формат гибкой скорости передачи данных): зарезервированный бит r в исходном кадре данных CAN. Указывает, используется ли сообщение CAN или сообщение CAN-FD. Бит FDF всегда рецессивный (1), что указывает на сообщение CAN FD;
• Бит BRS (переключатель скорости передачи данных): указывает на преобразование скорости передачи данных. Когда BRS является доминантным битом (0), скорость передачи данных сегмента соответствует скорости передачи данных арбитражного сегмента (постоянная скорость), когда BRS является рецессивным. бит (1) Переменная скорость (т. е. BSR в CRC использует передачу со скоростью преобразования);
• Бит ESI (индикатор состояния ошибки): отправляет индикацию состояния ошибки узла. Доминантный бит (0) отправляется при возникновении активной ошибки, а рецессивный бит (1) отправляется при возникновении пассивной ошибки.

4.4. Сегмент данных.

CAN FD совместим с форматом данных CAN, а также может поддерживать до: 12, 16, 20, 24, 32, 48 и 64 байта.

Как и в традиционном CAN, DLC CAN FD имеет длину 4 бита и представляет количество байтов данных в кадре. Для поддержки 4-битного DLC CAN FD использует оставшиеся 7 значений от 9 до 15 для представления количества используемых байтов данных (12, 16, 20, 24, 32, 48, 64). 

4.5, сегмент CRC

Циклический избыточный код (CRC) в традиционном CAN составляет 15 бит, а в CAN FD — 17 бит (до 16 байт данных) или 21 бит (20–64 байта данных). В традиционном CAN в CRC могут быть включены от 0 до 3 битов заполнения, тогда как в CAN FD всегда имеется четыре фиксированных бита заполнения для повышения надежности связи.

4.6, сегмент ACK

За подтверждением следует флаг завершения CRC. Разница в том, что CAN FD поддерживает идентификацию 2-битного ACK.

4.7. Конец кадра.

Как и CAN, кадр CAN FD заканчивается 7 последовательными рецессивными битами.

5. Улучшение CAN FD

CAN FD использует два метода повышения эффективности связи: один метод заключается в сокращении времени передачи данных и увеличении скорости передачи данных; другой метод заключается в увеличении длины поля данных, уменьшении количества сообщений и уменьшении скорости загрузки шины.

CAN FD использует три полинома в разделе проверки CRC, чтобы обеспечить надежность данных при высокоскоростной связи.

1. Сократите время передачи данных и увеличьте скорость передачи данных.

CAN FD поддерживает двойную скорость передачи данных, и, как и в традиционной CAN, номинальная (арбитражная) скорость передачи данных ограничена 1 Мбит/с, тогда как скорость передачи данных зависит от топологии сети/приемопередатчика. Фактически может быть достигнута скорость передачи данных до 5 Мбит/с.

из раздела управления BRS на месте ACK перед абзацем (включая CRC разделитель) для переменной скорости,Остальное оригинал CAN Скорость, которую использует автобус. Каждая из двух скоростей имеет набор регистров определения времени бита. Помимо использования различных единиц времени бита, TQ Кроме того, коэффициент выделения каждого сегмента битового времени также может быть разным.

2. Увеличьте длину сегмента данных, чтобы уменьшить количество сообщений и снизить скорость загрузки шины.

CAN FD поддерживает до 64 байтов данных на кадр данных, тогда как традиционный CAN поддерживает до 8 байтов данных, что снижает накладные расходы протокола и повышает эффективность протокола.

DLC поддерживает максимум 64 байта. Когда DLC меньше или равно 8, это то же самое, что и исходная шина CAN. Когда оно больше 8, максимальная длина поля данных может достигать. 64 байта. Как показано ниже, это нелинейная соответствующая зависимость между значением DLC и номером байта.

3. Раздел проверки CRC

CAN FD использует улучшенную проверку циклическим избыточным кодом (CRC) и «защищенный счетчик битов заполнения». Из-за различной длины DLC CAN FD выбирает два новых полинома CRC типа BCH, когда DLC больше 8 байтов, тем самым уменьшая. риск необнаруженных ошибок.

6. Как перейти с традиционного CAN на CAN FD

Хотя CANFD унаследовал большинство характеристик традиционного CAN, нам еще предстоит проделать большую работу по переходу с традиционного CAN на CANFD.

1. Что касается аппаратного обеспечения и инструментов, для использования CANFD необходимо сначала выбрать контроллер CAN и приемопередатчик, поддерживающие CANFD, а также выбрать новые инструменты отладки и мониторинга сети.

2. С точки зрения совместимости сети особое внимание следует уделить ситуации, когда некоторые узлы в традиционном сегменте сети CAN необходимо обновить до CANFD. Из-за несовместимых форматов кадров узлы CANFD обычно могут отправлять и получать сообщения традиционных узлов CAN. но традиционные узлы CAN не могут нормально отправлять и получать сообщения от узлов CANFD.

Протокол CAN FD является последним обновлением протокола CAN-BUS. Он увеличивает размер 8-байтовых данных на кадр CAN до 64 байтов и увеличивает скорость передачи данных с максимального 1 Мбит/с до 8-15 Мбит/с, что значительно повышает эффективность связи. Повышение эффективности связи автомобиля более чем в 8 раз. Эта технология была монополизирована европейскими и американскими компаниями до 2016 года. Guangzhou Zhiyuan Electronics Co., Ltd., лидер китайской CAN-BUS, разработала первую в Китае интерфейсную карту CAN FD на основе основного кода CAN FD IP с полными правами интеллектуальной собственности. . Синхронизировать уровень автобусных технологий Китая с самым высоким мировым уровнем.