对比CAN与CANFD传输速率、数据域长度与帧的不同

智能汽车电子与软件 2023-07-05 17:16 2054浏览 0评论 0点赞

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来源：知乎用户

CAN与CANFD的传输速率与数据域长度比较

1、传输速率不同

CAN的传输速率：一般的工程中比较常用的为500K每秒的通讯速率。这个速率在实际测试的时候也是非常可靠的。CAN总线上任意两个节点的最大传输距离与其位速率有关。最大通信距离指的是同一条总线上两个节点之间的距离。从下面图中，可以看到速率越低通讯距离就越远，也就是说CAN总线的通讯距离和波特率成反比。CAN最大传输速率为1Mbps

CANFD的传输速率：CAN-FD 采用了两种位速率：从控制场中的 BRS 位到 ACK 场之前（含 CRC 分界符）为可变速率，其余部分为原 CAN 总线用的速率。两种速率各有一套位时间定义寄存器，它们除了采用不同的位时间单位 TQ 外，位时间各段的分配比例也可不同。

因此，对于 CAN FD而言，是在 CAN 的基础上增加了一个数据域的传输速率，数据传输速率要大于等于原 CAN 总线用的速率。也就是说 CAN FD 支持两种传输速率，两种速率可以保持一致，也可以不保持一致。速率可变，仲裁比特率最高1Mbps，数据比特率最高8Mbps。

2、数据域长度不同

CAN的数据域长度，一帧数据最长8字节。CAN FD数据域长度，一帧数据最长64字节。

传统CAN报文与CANFD报文的DLC长度区别如下所示：

传统CAN报文与CANFD报文的最大区别有2点

1、CANFD可以传输更多的数据

2、CANFD报文在传输中由2种传输速率完成传输，一种是标称的CAN总线速率（用于传输非数据域的字段），另一种是数据域传输速度（用于传输数据域的字段）。

3、帧格式不同

在CAN总线上传输的信息称为报文，当总线空闲时任何连接的单元都可以开始发送新的报文。CAN通信是通过以下5种类型的帧进行的：数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧、帧间隔。

can总线数据帧格式

3.1.CAN Framing 帧格式

标准帧

标准帧（11 ID + 0~8 bytes data）

标准远程帧（11 ID + 0 byte data）

扩展帧

扩展帧（29 ID + 0~8 bytes data）

扩展远程帧（29 ID + 0 byte data）

SOF：0（显性电位为 0，隐性电位为 1，总线空闲默认为 1），帧起始，接收节点收到帧起始会和总线时钟进行同步（硬同步、重同步，这里是硬同步）。

仲裁字段

ID：高位在前

RTR：远程帧请求，远程帧为 0，表示是数据帧，否则是远程帧。远程帧表明接受该帧的节点即不主动发送数据，当他收到远程帧时，才开始发送数据，减少占用 CAN 的通信。

控制字段

IDE：表示是否是扩展帧，IDE 为 1 是扩展帧

r：保留位

DLC：数据长度，合理范围是 0 - 8，超过则表示 8 字节

数据字段

校验字段

CRC：15位校验位

DEL（delimter）：分隔符，无意义，为 1

确认字段

ACK：发送节点，该位都为 1，接受节点 CRC 正确则在 ACK 位时，该位置置为 0，否则还是 1。如果发送节点回读 ACK 是 0，继续发送，否则停止发送，下一次发送一个错误帧。（下一次发送错误帧不太理解）

DEL

EOF + ITM：结束字段 + 帧间隔

位填充：出现了五个相同的位（包括填充位），就在下一个位置填充一个相反的位。

范围从 SOF 开始一直到 CRC。

帧错误检测机制

位监控：回读发送出去的位的数据

ACK 位：发送数据的节点回读 ACK 是 0，继续发送，否则意味着发生错误停止发送

Stuff Check：填充检测

CRC 检测

Form 检测：一些分隔符 del 等

发先帧错误后：某一个节点检查到发送或者接受的帧出现错误，会以发送错误帧的方式告知其他参与通信的节点，当前正在发送或者接受的帧是有问题的。

3.2.CAN FD结构

硬件、协议轻微改动。CAN FD 数据段最多 64 字节。CAN FD 最高支持 8MB/s 的传输速率。CAN FD 采用可变速率，数据字段传输快。

CAN FD 没有远程帧，只分为两种：标准帧（标识符 11 位）和扩展帧（标识符 29 位）

SOF：帧起始
标识符ID
RRS 代替原来的 CAN 帧的 RTR
IDE：表示是否是扩展帧
FDF：表示是否是 CAN 帧还是 CAN FD 帧
r：保留位
BRS（Bit Rate Switch）：之后数据段传输是否变换速度，BRS 之前属于仲裁段，会以低速传输；BRS 开始到 CRC 分隔符为止，属于数据段，可以高速传输。CRC 分割符之后，由于需要 ACK 应答，因此又变为低速传输。
ESI：用来告知其余节点，发送方的错误状态。
DLC：0-8 线性表示数据长度，9-15离散的表示数据长度。
CRC：根据不同的数据长度使用不同长度的 CRC 校验。CAN 使用 15 位的 CRC 校验，且不包含填充位。CAN FD CRC 包含数据填充位。CAN FD 在 CRC 字段的前四位增加了对前面填充位的计数校验，前面的填充同样是 5 个相同位跟一个相反的位。CRC 字段不适用之前的填充，而是使用固定位填充，从 CRC 字段开始位置开始填充，每隔四个位填充一位，每次填充的位都取前一个的相反值。

先统计 SOF 开始到 CRC 字段之前填充位的个数对 8 取模，将数值以格林编码的形式存放在高三位，最后一位偶校验位，校验前三位。

当数据段大于 16 字节，使用 21 位 CRC

当数据段小于等于 16 字节，使用 17 位 CRC

3.3.CAN FD新增了FDF、BRS、ESI位

FDF：表示CAN报文还是CAN-FD报文。

BRS：表示位速率转换，该位隐性时，速率可变（即BSR到CRC使用转换速率传输），该位为显性时，以正常的CAN-FD总线速率传输（恒定速率）；

ESI:表示发送节点状态。

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