CAN是Control Area Network的縮寫，是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。1986年由BOSCH開發(fā)，之后通過ISO11898及ISO11519進行了標(biāo)準(zhǔn)化?，F(xiàn)在廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，尤其是汽車領(lǐng)域。

但是近幾年隨著汽車的功能越來越多，整車上的ECU也越來越多，CAN總線負載率日益升高，已逐漸無法滿足人們的使用需求。因此從2011年開始了CANFD協(xié)議的開發(fā)，目前CANFD正在逐步取代整車上的傳統(tǒng)CAN通信。

那么CANFD相比于傳統(tǒng)CAN有哪些優(yōu)勢呢？兩者的區(qū)別又在于哪里？

一、相同點

1、CANFD和傳統(tǒng)CAN的總線拓撲是一樣的。

CAN總線拓撲

2、傳統(tǒng)CAN與CANFD的幀起始（SOF：Start Of frame）相同，都為1個bit的顯性電平。

3、傳統(tǒng)CAN與CANFD的ACK（Acknowledgement）段和EOF(End Of frame)段相同。

v  ACK Slot: 發(fā)送單元發(fā)送隱性位1，接收單元發(fā)送顯性位0。

v  ACK Delimiter:都為1個bit的隱性位。

v  EOF:都為7個bit的隱性位。

CANFD數(shù)據(jù)幀

v  IFS: Inter frame Space,幀間隔

傳統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)幀

二、差異點

2.1仲裁段

2.1.1標(biāo)準(zhǔn)格式

CANFD和傳統(tǒng)CAN的基本ID部分相同。

CANFD用RRS代替了傳統(tǒng)CAN中的RTR，不支持遙控幀。

傳統(tǒng)CAN中RTR表明該幀報文為數(shù)據(jù)幀還是遙控幀。

v  RRS:Remote Request Substitution

2.1.2擴展格式

基本ID、擴展ID、SRR、IDE傳統(tǒng)CAN與CANFD相同。

CANFD用RRS代替了RTR。

CANFD新增了FDF和res。

FDF: FD Format,表示該幀報文為CANFD 還是CAN。顯性為傳統(tǒng)CAN，隱性為CANFD。

Res:Reserve,預(yù)留位。

2.2控制段

此部分CANFD相比于傳統(tǒng)CAN新增了BRS和ESI，且DLC編碼規(guī)則也有所改變。

CANFD

（標(biāo)準(zhǔn)格式與擴展格式相同）

2.2.1 BRS

BRS(Bit rate Switch),表示位傳輸速率的切換。隱性切換，顯性不切換。

由發(fā)送單元發(fā)送在非同步的情況下發(fā)送的美妙中的位數(shù)稱為位速率。一個位可分為4段：同步段、傳播時間段、相位緩沖段1、相位緩沖段2。

這些段又由稱為Tq(Time Quantum)的最小時間單位構(gòu)成。

段及其作用

CAN-FD 通過改變幀結(jié)構(gòu)和提高位速率等方法成功的提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。

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，最高速率可達5Mbps，其余部分為原CAN總線用的速率。

CANFD性能對比

CANFD數(shù)據(jù)傳輸速率提高基本原理

CANFD性能對比

2.2.2 ESI

Error State Indicator,表示發(fā)送節(jié)點的錯誤狀態(tài)。

顯性主動錯誤，隱性被動錯誤。

2.2.3 DLC

Data LengthCode,表明所傳輸數(shù)據(jù)的字節(jié)長度。

CANFD支持CAN數(shù)據(jù)幀的編碼方式，但兩者編碼規(guī)則略有不同。

DLC編碼規(guī)則

2.3 數(shù)據(jù)段

CANFD的數(shù)據(jù)段字節(jié)長度最高可達64bytes，而傳統(tǒng)CAN只有5bytes。

2.4 CRC段

CANFD的CRC段相比傳統(tǒng)CAN新增了stuff count記錄填充位的個數(shù)，并用Grey Code表示，還增加了奇偶校驗位。

CRC校驗時，兩者校驗碼所占位數(shù)及多項式也不相同。

2.4.1位填充

位填充是為了防止突發(fā)錯誤而設(shè)定的功能，當(dāng)同樣的電平持續(xù)5個bits時，則添加一個bit的反型數(shù)據(jù)。

位填充

2.4.2 Stuff Count

Stuff Count由4個bit組成，其中bit0～2為Grey code計算的結(jié)果，Parity為奇偶檢驗的結(jié)果。

Grey Code：CRC區(qū)域之前的填充位數(shù)除以8，得到的余數(shù)進行格雷碼計算得到的值（Bit0-2）

奇偶校驗：通過格雷碼計算后的值的奇偶校驗。

2.4.3 CRC

傳統(tǒng)CAN的CRC校驗碼有15位，而CANFD規(guī)范中對幀數(shù)據(jù)長度進行了擴展，對于數(shù)據(jù)長度小于等于16字節(jié)的CANFD幀，采用17位CRC，對于數(shù)據(jù)長度大于16字節(jié)的CANFD幀采用21位CRC。

CANFD和傳統(tǒng)CAN CRC校驗式采用的多項式不同。

三、總結(jié)

1、CANFD可以兼容傳統(tǒng)CAN，但傳統(tǒng)CAN無法兼容CANFD。

2、CANFD的傳輸速率和字節(jié)長度相比傳統(tǒng)CAN可以做的更高。

3、CANFD具備Stuff Count功能，其傳輸正確率及可靠性更高。