标签: canfd总线

  CAN发展背景 综观CAN总线的发展，从诞生到现在已经有30多年了，由于 CAN总线的高可靠性，兼容性强等特点，不仅在汽车通信行业占有不可替代的地位，在其他行业也遍地开花，大到飞机通信、自动化生产线、医疗器械、特殊工程车、军工行业等等、小到自行车、咖啡机都少不了CAN的影子。发展至今，已经差不多20年没有更改过CAN的基本通信协议，一方面展现了CAN的强大说服力，不过另一方面随着自动化的要求越来越高，需要处理的数据越来越大，CAN总线的最大通信波特率为1Mbit/s渐渐成了发展瓶颈。   根据CAN规范ISO11898-2所定义的标准帧结构，一帧报文最大只能传输64位（8个字节）的数据，在最好的情况下总线负载达到70%左右，不过如果报文数据少于8个字节的情况下总线负载可能会更小。我们或者会提出疑问，为什么不可以把CAN标准的通信波特率改高一点呢？其实是有一个很重要的因素，CAN采用仲裁机制来判定不同节点CAN报文传输的优先级，在仲裁期同一总线上的所有节点必须在一个位的时间内到达。另一方面电信号有一个有限的传播速度。从大量经验中得出CAN总线以1Mbit/s运行的最长距离为40米。通信波特率越高，通信距离则越短。   新一代 CAN FD标准  这也是为什么新CAN FD 标准将CAN报文的数据段可提升到更高的位速度，其中可提升通信速率的数据段包含两个控制位、数据长度位，数据位以及CRC校验位。CAN FD报文通信时，在仲裁段和紧接着的数据控制段都是使用标准的通信波特率，当来到数据段时，CAN FD总线的通信波特率就会切换到更高的通信波特率。此时在CAN总线上只有一个CAN节点传输，其他节点进入监听模式。当这个数据段传送完毕后，通信波特率又重新切换到标准模式下。CAN FD通信时经常会使用到两种通信波特率，因此对新标准"FD"赋予的解释为：灵活的数据速率（“Flexible Data rate”）。 图：CAN FD 标准格式   另一方面CAN FD还有一个新的功能就是减少控制位的开销。对比目前CAN2.0标准最大8个字节的数据，CAN FD数据位最大的字节数提高至64位，CAN FD具有更高的有效传输负载。例如，CAN FD总线以2Mbit/s的速率、64位数据与CAN 250Kbit/s、8位数据传输对比，很明显在相同时间下，CAN FD的有效传输负载是CAN传输负载的8倍。CAN FD标准向下兼容CAN2.0A/B标准，CAN FD节点可以与现存的CAN2.0协议的节点进行通信，当然在这种情况下不能够使用CAN FD帧。这种兼容性为了CAN2.0设备能够平滑地过渡到CAN FD功能的硬件上。所以我们对CAN FD 有了另一种叫法，为“CAN 3.0”。   CAN FD在中国 根据我的了解，在汽车行业上国内的大部分车型都转为CAN通信，不过较之欧洲20多年的发展，明显还是有一定距离。不过，国内的CAN市场发展势头迅猛，CAN FD的新概念也开始逐步融入了中国工程师的氛围，之前在CiA技术发布会上，在场很多的工程师对CAN FD提出自己的疑问和看法，例如CAN FD是否可以兼容之前的CAN 2.0，CAN FD报文是如何实现多种波特率切换的；目前CAN FD芯片和产品推出面有多大，未来多久中国能够用上新一代CAN FD产品。对于这个问题，因为工作方向的原因，可以给大家介绍德国PEAK即将在中国推出的CAN FD产品。（考虑到博客规章，只对CAN FD产品作简单介绍，如有违章驾驶，请管理员麻烦告知。)   在即将来临的2014年夏天，德国PEAK将推出两款PC CAN FD接口，分别为单通道PCAN-USB FD和双通道PCAN-USB  PRO FD。外观使用铝制外壳，两个产品利用USB2.0标准，不仅支持USB3.0而且向下兼容USB1.1通信。其驱动将支持Windows 8.1/7/Vista，也支持Linux操作系统。 其配套的软件PCAN-View由版本3将升级到版本4，支持CAN FD的每个CAN报文帧最大64位数据的查看。与以往一样，升级后的PCAN-View将同样免费提供。另外针对二次开发的需求，提供免费的PCAN-Basic API也已经升级支持CAN FD的等级，而且支持多种编程语言。基于Window版本的API已经在开发，接下来也会支持Linux 的API开发。   CAN FD标准是由博世主导颁布，并由国际CAN协会CiA组织管理和推向世界。目前CiA协会积极将CAN FD带入中国，并在中国多个城市如北京、广州、武汉、南京、郑州等等举办CAN FD技术 发布会广受欢迎。 如果有需要的话，接下来会写一个CAN FD专题文章，介绍CAN FD协议的具体新技术。   -----虹科技术支持Colin编