對于中國制造2025與汽車產業(yè)發(fā)展方向，新能源和智能化一直是人們討論的兩個主題。在汽車智能化的過程中，CAN FD協議由于其優(yōu)越的性能受到了大家廣泛的關注，本文將和大家一起了解最新CAN FD。
當今社會，汽車已經成為我們生活中不可缺少的一部分，人們希望汽車不僅僅是一種代步工具，更希望汽車是生活及工作范圍的一種延伸。在汽車上就像呆在自己的辦公室和家里一樣，可以打電話、上網、娛樂、工作。
因此，汽車制造商為了提高產品競爭力，將越來越多的功能集成到了汽車上。ECU（電子控制單元）大量地增加使總線負載率急劇增大，傳統的CAN總線越來越顯得力不從心。因此，CAN FD(CAN with Flexible Data-Rate)協議誕生了。
它繼承了CAN總線的主要特性，提高了CAN總線的網絡通信帶寬，改善了錯誤幀漏檢率，同時可以保持網絡系統大部分軟硬件特別是物理層不變。這種相似性使ECU供應商不需要對ECU的軟件部分做大規(guī)模修改即可升級汽車通信網絡。
一、CAN FD做出的改進
CAN FD采用了兩種方式來提高通信的效率：一種方式為縮短位時間，提高位速率；另一種方式為加長數據場長度，減少報文數量，降低總線負載率。在CRC校驗段采用了三種多項式來保證高速通訊下的數據可靠性。
1. 可變速率(CAN with Flexible Data-Rate)
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(jié)，在DLC小于等于8時與原CAN總線是一樣的，大于8時則有一個非線性的增長，最大的數據場長度可達64字節(jié)。如下所示為DLC數值與字節(jié)數的非線性對應關系。
3. CRC校驗場
在CAN FD協議標準化的過程中，通信的可靠性也得到了提高。由于DLCs的長度不同，在DLC大于8個字節(jié)時，CAN FD選擇了兩種新的BCH型CRC多項式。
二、CAN FD幀結構分析
1. CAN FD數據幀在幀起始（SOF）和仲裁段（Arbitration Field）
與傳統CAN相比，CAN FD取消了對遠程幀的支持，用RRS位替換了RTR位，為常顯性。IDE位仍為標準幀和擴展幀標志位，若標準幀與擴展幀具有相同的前 11位ID，那么標準幀將會由于IDE位為0，優(yōu)先獲得總線。
RRS(remote request substitution)遠程請求替換位：即傳統CAN中的RTR位；
SRR (substitute remote request)代替遠程幀請求位：SRR位為保留位，無影響；
IDE(Identifier Extension)擴展幀標志：顯性(0)=11位ID，隱性(1)=29位ID。
2. CAN FD在控制段中新添加了三個位FDF位、BRS位、ESI位
FDF位（Flexible Data Rate Format）：原CAN數據幀中的保留位r。FDF位常為隱性（1），表示CAN FD報文；
BRS位（ Bit Rate Switch）：位速率轉換開關，當BRS為顯性位（0）時數據段的位速率與仲裁段的位速率一致，當BRS為隱性位（1）時數據段的位速率高于仲裁段的位速率；
ESI位（Error State Indicator）：，錯誤狀態(tài)指示，主動錯誤時發(fā)送顯性位（0），被動錯誤時發(fā)送隱性位（1）。
3. DLCs的值與數據場和CRC校驗場有關，在上文中已經說明。
4. CAN FD的確認場，幀結尾及間歇場與傳統CAN一樣，就不再贅述。
三、如何從傳統的CAN升級到CAN FD
盡管CAN FD繼承了絕大部分傳統CAN的特性，但是從傳統CAN到CAN FD的升級，我們仍需要做很多的工作。
1. 在硬件和工具方面，要使用CAN FD，首先要選取支持CAN FD的CAN控制器和收發(fā)器，還要選取新的網絡調試和監(jiān)測工具。
2. 在網絡兼容性方面，對于傳統CAN網段的部分節(jié)點需要升級到CAN FD的情況要特別注意，由于幀格式不一致的原因，CAN FD節(jié)點可以正常收發(fā)傳統CAN節(jié)點報文，但是傳統CAN節(jié)點不能正常收發(fā)CAN FD節(jié)點的報文。
總結
CAN FD協議是CAN-BUS協議的最新升級，將CAN的每幀8字節(jié)數據提高到64字節(jié)，波特率從最高的1Mbps提高到8-15Mbps，使得通訊效率提高8倍以上，大大提升了車輛的通訊效率。此項技術一直被歐美企業(yè)壟斷，直至2016年，中國CAN-BUS領導者—廣州致遠電子股份有限公司，基于擁有完全知識產權的CAN FD IP核代碼，研制出中國第一款CAN FD接口卡，使中國的總線技術水平與世界最高水平同步。
