CAN FD介绍（Vector）

CAN FD（Flexible Data-rate）是一种由博世公司和Vector公司共同开发的新型车载网络总线协议，它是基于传统CAN（Controller Area Network）协议的一个改进版本，主要目的是在满足现有车载环境要求的前提下，提供更高的数据传输速率和更大的数据载荷（payload）容量。在本篇文档中，Vector将对CAN FD进行详细的介绍，包括其发展背景、技术特点、应用场景、标准制定以及与其他车载通信技术的对比等。 为何需要CAN FD？ 随着车载网络应用的不断增多，传统的CAN总线已经无法满足日益增长的带宽需求。在很多应用中，CAN总线的网络负载已经达到50%到95%，而其网络速度被限制在1Mbit/s（典型值不超过500kbit/s）。这种限制主要是由于车辆内部布线的物理特性，以及CAN协议中的帧内响应机制所导致的。此外，CAN消息还包含超过50%的开销，远高于其他协议，例如以太网UDP协议的开销大约为64字节，而FlexRay协议的开销为8字节。 什么是CAN FD？ CAN FD是基于CAN 2.0协议的一个改进版，它主要有两个新增功能。它支持在同一个消息中使用双速率，即在仲裁阶段使用与传统CAN相同的速率，而在数据阶段根据应用需求支持高达5Mbit/s的速率。其次是支持更大的数据载荷，最高可达64字节每帧消息。这两个功能的增加主要受限于CAN控制器硬件的改动。尽管需要一些软件上的改变，系统成本与传统CAN相似，因为控制器、晶振、收发器以及节点互联的成本并不会改变。现有CAN收发器在某些应用中可以使用到2-5Mbit/s。CAN FD保持了事件触发系统的良好技术，可以实现平滑迁移且成本合理，因此在特定条件下可以和经典CAN ECUs（电子控制单元）混合使用。 结合CAN和CAN FD的场景 在实际应用中，可能会遇到某些节点不支持CAN FD的情况。在这种情况下，这些节点只能使用经典CAN消息进行通信，或者在不需要这些节点参与的情况下关闭它们。这可以通过使用部分网络收发器和高级过滤器收发器（例如NXP Shield Transceiver）来实现。而当所有节点都支持CAN FD时，可以将经典CAN消息和CAN FD消息混合使用。 CAN FD的使用案例和汽车应用领域 文档接下来将介绍CAN FD的具体使用案例和应用场景，尤其是它在汽车行业的应用领域，这包括了动力传动控制、底盘控制、车身控制、安全系统、多媒体系统等。这些案例将帮助我们理解CAN FD如何在不同场景下提供高效的数据传输能力。 CAN FD帧格式、控制器和性能 文档还将详细描述CAN FD帧格式的特点、控制器的功能以及提升的性能。例如，关于CAN FD控制器，它将包含对双速率支持的硬件实现，以及如何适应更大载荷的数据帧。 CAN FD设备和标准化 此外，文档还会介绍支持CAN FD的设备类型，包括哪些设备已经能够实现CAN FD通信，以及设备间的兼容性。同时，标准化的部分将会概述CAN FD的标准制定过程，以及当前标准化的进展情况。 总结与参考文献 文档将会对前面的内容进行总结，并提供相关的参考文献，以供读者深入研究。 通过上述内容，我们可以看出CAN FD是一种针对车载网络需求而开发的先进通信协议。它在保证向后兼容传统CAN的基础上，通过增加双速率和大载荷的支持，显著提高了车载网络的数据传输能力。这为汽车行业的电子控制和信息交换提供了强有力的支撑，有助于未来汽车电子化、智能化的发展。