在汽車(chē)行業(yè)高速發(fā)展的如今，汽車(chē)集成了更多的系統(tǒng)單元模塊，隨之而來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸壓力成為了不可忽視的一大難題。為解決這一困難，CAN-FD總線應(yīng)運(yùn)而生。

本篇文章小編將為大家介紹汽車(chē)CAN-FD總線的方方面面，并為您講解RIGOL的數(shù)字示波器將如何在CAN-FD總線分析上為您提供強(qiáng)力的支持！

汽車(chē)CAN-FD總線

1、CAN-FD總線的前世今生

1986年德國(guó)電氣商博世公司開(kāi)發(fā)出面向汽車(chē)的CAN（Controller Area Network）通信協(xié)議。此后，CAN通過(guò)ISO11898及ISO11519進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。現(xiàn)在，CAN的高性能和可靠性已得到認(rèn)同并廣泛投入工業(yè)生產(chǎn)。

隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)總線上的數(shù)據(jù)量逐日增長(zhǎng)，尤其是在CAN總線運(yùn)用較多的汽車(chē)領(lǐng)域，總線通訊的數(shù)據(jù)量愈發(fā)龐大。例如汽車(chē)內(nèi)部出現(xiàn)更多的輔助系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)，使得傳統(tǒng)的CAN總線在傳輸速率和帶寬方面越來(lái)越力不從心，CAN總線已逐漸達(dá)到負(fù)荷極限。根據(jù)CAN規(guī)范ISO11898-2所定義的標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)，一幀報(bào)文最大只能傳輸64位（8個(gè)字節(jié)）的數(shù)據(jù)，在最好的情況下總線負(fù)載也已達(dá)到70%左右。

為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)今巨大數(shù)據(jù)量的挑戰(zhàn)，亟需改進(jìn)原有的總線來(lái)提高總線傳輸速率，CAN-FD（CAN with Flexible Data-Rate）便在這樣的背景下誕生了。

▲CAN總線的發(fā)展歷史

2、汽車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

下圖舉例了一個(gè)汽車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。從中可以看到，CAN網(wǎng)絡(luò)由CAN節(jié)點(diǎn)及不同的CAN總線構(gòu)成，CAN節(jié)點(diǎn)主要由CPU、CAN控制器以及CAN收發(fā)器組成，而不同的CAN總線上布置有不同功能的智能電子控制單元（ECU）。

▲CAN網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3、OSI協(xié)議棧模型參考

CAN協(xié)議涵蓋了ISO規(guī)定的OSI基本參照模型中的傳輸層、數(shù)據(jù)鏈路層及物理層。CAN協(xié)議的關(guān)于ISO/OSI基本參照模型中的數(shù)據(jù)鏈路層分為MAC子層和LLC子層，MAC子層是CAN協(xié)議的核心部分。

數(shù)據(jù)鏈路層的功能是將物理層收到的信號(hào)組織成有意義的消息，并提供傳送錯(cuò)誤控制等傳輸控制的流程。具體地說(shuō)，就是消息的幀化、仲裁、應(yīng)答、錯(cuò)誤的檢測(cè)或報(bào)告。數(shù)據(jù)鏈路層的功能通常在CAN控制器的硬件中執(zhí)行，并在物理層定義了信號(hào)實(shí)際的發(fā)送方式、位時(shí)序、位的編碼方式及同步的步驟。但信號(hào)電平、通信速度、采樣點(diǎn)、驅(qū)動(dòng)器和總線的電氣特性、連接器的形態(tài)等均未定義，必須由用戶根據(jù)系統(tǒng)需求自行確定。

▲OSI模型對(duì)比參考

4、CAN-FD簡(jiǎn)介

CAN-FD數(shù)據(jù)幀幀格式

CAN-FD采用了兩種位速率，從控制場(chǎng)中的BRS位到ACK場(chǎng)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。CAN-FD數(shù)據(jù)幀格式如下圖所示：

▲CAN-FD幀格式

IDE(Identifier Extension)標(biāo)志位擴(kuò)展位：0表示11位ID，1表示29位ID。

r0,r1(Reserved for future use)保留未來(lái)使用：CAN-FD不支持遠(yuǎn)程幀。

EDL(Extended Data Length)表示報(bào)文格式：0表示CAN-FD報(bào)文，1表示CAN報(bào)文。

BRS(Bit Rate Switch)速率轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)：0表示不轉(zhuǎn)換速率，1轉(zhuǎn)換速率。

ESI(Error State Indicator)錯(cuò)誤狀態(tài)指示：0表示錯(cuò)誤主動(dòng)狀態(tài)，1錯(cuò)誤被動(dòng)狀態(tài)。

DLC(Data Length Code)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼：線性部分為CAN的速率，非線性為CAN-FD可變部分。

CRC場(chǎng)