2024-08-28 |Will Siffer

一些背景！

也許您剛剛讀完Maker.io 工作人員提供的關于 CAN 總線的[精彩教程]，并且想知道接下來會發生什么。或者您可能正在準備在一家在日常工作中使用 CAN FD 的公司實習。無論哪種方式，本指南都會向您展示 CAN FD：具有靈活數據的 CAN 的相似點、差異和用例。

CAN FD到底是什么？

由于您可能已經了解 CAN 總線是什么，因此我將直接進入 CAN FD 的核心內容（[如果沒有，請從此處的鏈接閱讀文章！]）

CAN總線和CAN FD之間有很多相似之處。 CAN FD 仍然是一個控制器局域網，了解它們的相似之處將有助于為本博客的后續部分打下堅實的基礎。主要相似之處之一是它們都使用“仲裁”來確定哪個控制器可以在網絡上發送數據。正如您在前面的 CAN 簡介中了解到的那樣，每個控制器都有一個唯一的 ID，該 ID 在任何數據發生之前引導到總線上。這允許更關鍵的消息在總線上比不太重要的消息具有優先級。一個很好的例子就是您駕駛的汽車；您希望在 HVAC 系統告訴計算機外部環境溫度為 65 度之前，將來自安全氣囊控制器的任何消息傳輸到其他汽車計算機。

[正如您在NXP 社區]的上圖中看到的那樣，設備 B 的信號變高，而 A 的信號保持低電平。這表示在總線上設備 A 具有更高的優先級。實際上，由于 A 將總線拉低，B 無法拉高。設備 B 將認識到總線未處于其嘗試的狀態并終止其傳輸。

CAN 和 CAN FD 之間的另一個相似之處是它們的物理層基本相同。只要控制器的 CAN 收發器能夠達到 CAN FD 速度，它們就使用相同的硬件。這包括用于 CAN 高線和 CAN 低線的單對雙絞線、總線上的終端電阻器以形成 60 歐姆的電阻，并且所有模塊（大部分）都連接在同一總線上*。

告訴我我來這里的目的是什么！ CAN FD有何不同？

問題是，如果您只是將 CAN 總線加速到與 CAN FD 一樣快，您可能會失去保持一切正常運行所需的關鍵仲裁。 CAN FD 的速度有多快？有時，數據速率高達 5 倍！典型的 CAN 運行速度約為 1MBit/s 或更小，最快的 CAN FD 數據傳輸速度可達 5MBit/s！ CAN 和 CAN FD 之間最大的關鍵區別是數據比特率選項與消息引入不同。有時，控制器可能不需要將額外的數據打包到消息中，因此將其配置為不加速數據傳輸。這里的關鍵在于效率，允許較長的消息花費較短的時間，從而減少可能對安全至關重要的下一條消息的延遲。

正如您在上圖中看到的，CAN FD 并不總是更快。然而，由于它可以傳輸更多數據，因此隨著越來越多的設備變得更加智能并且需要在控制器之間發送更多數據，它越來越受到關注和普及。經典 CAN 可以工作，但速度太慢，甚至在某些應用中無法使用！消息中的更多數據意味著新車客戶可以擁有更多功能，并且這些功能可以在車輛系統之間更加集成。

與 CAN FD 的另一個主要區別是修改了循環冗余校驗 (CRC) 以提高通信可靠性。對于 CAN FD，CRC 和數據之間始終有 4 個填充位，這可以提高 CRC 和數據傳輸的一致性并提高可靠性。

為什么要實施這項新技術？改變架構不是很昂貴嗎？

希望您在閱讀完上面的段落后能夠回答第一個問題，但簡單地說，普通的 CAN FD 總線可以提高網絡帶寬并提高效率。如果您對使用 CAN FD 數據感興趣，可以使用CSS Electronics 提供的[此]計算器。它是一個很好的插圖，可以幫助您了解 CAN FD 的效率有多高。

昂貴的？不！這就是它在汽車和工業應用中具有如此高采用率的原因。由于物理層非常相似，因此它實際上可以共存于具有經典 CAN 的車輛或設備中。這意味著舊設備仍然可以與 FD 設備通信，并且較新的 FD 設備可以配置為將 FD 消息轉換為經典 CAN 總線。

關于 CAN 和 CAN FD 還有很多東西需要了解，但本指南只是我了解有關該主題的更多信息并以更易于理解的格式與您分享我學到的知識的好方法。如果您學到了一些東西，請閱讀我的其他一些博客。我發布了從 3D 打印到電機控制甚至 LoRa 無線電通信的所有內容，所以我相信您會發現其他有趣的東西！直到下一次，我希望你每天都挑戰自己，學習新的東西。

*到 2024 年，截至撰寫本指南時，一些 OEM 會更多地使用“菊花鏈”方法。這意味著每個模塊僅連接到其他兩個模塊，從而創建一長串計算機，在它們之間傳遞信息。這允許僅將相關消息發送到實際需要它們的控制器。

審核編輯 黃宇