CAN FD升級的解決方案

隨著新能源汽車的發(fā)展，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也逐漸增加，很多車廠都在考慮使用CAN FD來替代CAN實現(xiàn)數(shù)據(jù)量傳輸?shù)奶崴?。那么如何穩(wěn)定地升級到CAN FD呢？本文為您解答。

一、CAN FD與CAN的主要區(qū)別

圖1 CAN幀基本格式

圖2 CAN FD幀基本格式

如圖1、圖2所示分別是CAN幀和CAN FD幀的基本格式，區(qū)別主要分為兩大點：

1.BRS（可變速率）

CAN FD的傳輸速率分為兩個頻段，從BRS位開始到CRC校驗之前這一段是可變速率段，這一段的波特率可以進(jìn)行加速，理論最高可達(dá)到5Mbit/s，而其他位置則和CAN2.0一樣，最高速率可達(dá)到1Mbit/s。

2.數(shù)據(jù)場長度增加BRS

CAN FD對數(shù)據(jù)場的長度做了擴(kuò)充，從CAN的8字節(jié)增加到CAN FD的64字節(jié)。如圖3所示，當(dāng)DLC小于8字節(jié)時和CAN一樣是線性增長，當(dāng)大于8字節(jié)時是非線性增長。

圖3 DLC編碼方式

二、CAN FD的升級與CAN是否有沖突？

由于使用CAN FD網(wǎng)絡(luò)時，需要ECU和CAN控制器、收發(fā)器均支持CAN FD通訊。所以當(dāng)CAN網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點升級為CAN FD時，車輛上CAN與CAN FD處于共存的情況，因為普通的CAN節(jié)點無法正常解析CAN FD報文，節(jié)點就會一直報錯，出現(xiàn)大量錯誤報文，導(dǎo)致總線通訊異常。

圖 4 CAN與CAN FD報文的波形對比

如圖三所示，可以看到CAN FD的傳輸速率是5Mbit/s，而CAN的傳輸速率為500Kbit/s，我們在平常使用上位機(jī)軟件解析CAN報文的時候需要設(shè)置對應(yīng)的波特率，否則報文就無法解析。那么用一種簡單的方式來理解，對于CAN節(jié)點來說，它的波特率是500K，那么5M的波特率與它不匹配，所以不能被正常解析，該節(jié)點就會報錯，導(dǎo)致CAN FD報文一直無法正常發(fā)送，干擾總線的正常運行。

三、CAN FD升級的解決方案

針對CAN FD升級的情況，一般有三種解決方案。

1.CAN節(jié)點忽略CAN FD報文

支持CAN2.0的ECU忽略CAN FD報文，不對其進(jìn)行識別，這樣雖然無法對CAN FD報文進(jìn)行解析處理，但是也不會將其識別為錯誤幀，總線可以保證正常通訊。因為CAN FD是向下兼容CAN的，所以所有的CAN節(jié)點和CAN FD節(jié)點對于CAN報文都可以正常通訊，但是CAN FD的報文只能在支持CAN FD的ECU之間進(jìn)行傳輸。由于只能保證CAN FD節(jié)點可以正常接收所有類型的CAN報文，CAN節(jié)點無法接收解析CAN FD報文，所以該解決方案僅可作為臨時使用。

2.全部節(jié)點升級為CAN FD

將所有網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點都替換成CAN FD，由于CAN FD可以向下兼容CAN，此時的網(wǎng)絡(luò)既可以進(jìn)行CAN報文收發(fā)也可以進(jìn)行CAN FD報文收發(fā)。但是由于整體網(wǎng)絡(luò)全部更新替換，成本較高，所以使用率很低。

3.利用CAN網(wǎng)橋進(jìn)行CAN FD與CAN的轉(zhuǎn)換

在原有的CAN網(wǎng)絡(luò)上通過CAN網(wǎng)橋與新的CAN FD節(jié)點進(jìn)行連接，將傳統(tǒng)的CAN總線網(wǎng)絡(luò)通過協(xié)議轉(zhuǎn)換與CAN FD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，快速實現(xiàn)CAN設(shè)備的升級。工作原理如圖5所示，當(dāng)接收到CAN FD報文的時候，CAN網(wǎng)橋會采用直轉(zhuǎn)、合并、拆分三種方式實現(xiàn)傳統(tǒng)CAN的8字節(jié)長度和CAN FD的64字節(jié)長度的互相轉(zhuǎn)換，無損還原原有數(shù)據(jù)。

總結(jié)：

對于CAN FD的升級，如果不是全部節(jié)點都進(jìn)行升級，那么為了避免與CAN總線的沖突，相對來說，使用CAN網(wǎng)橋作為轉(zhuǎn)換來完成是更好的方法。工程師可以不用在意如何完成CAN與CAN FD報文之間的轉(zhuǎn)換，可以將工作重心放到產(chǎn)品功能的實現(xiàn)上，這樣對于產(chǎn)品的快速更迭，搶占市場會更加有幫助。