CAN FD（控制器局域網(wǎng)絡(luò)靈活數(shù)據(jù)速率）是一種用于車輛和工業(yè)自動化中的通信協(xié)議，它是對原始CAN協(xié)議的擴(kuò)展。CAN FD的主要優(yōu)勢是能夠傳輸更大的數(shù)據(jù)負(fù)載，同時保持與原始CAN協(xié)議的向后兼容性。

1. CAN協(xié)議簡介

在深入了解CAN FD之前，讓我們先回顧一下CAN協(xié)議的基本原理。CAN是一種基于消息的通信協(xié)議，它允許多個設(shè)備在沒有中央控制單元的情況下相互通信。CAN協(xié)議的核心是其數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，它包括標(biāo)識符（ID）和數(shù)據(jù)字段。

1.1 CAN標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)

標(biāo)準(zhǔn)的CAN幀由以下部分組成：

• 起始位 ：表示幀的開始。
• 仲裁段 ：包含11位標(biāo)識符，用于確定發(fā)送消息的優(yōu)先級。
• 控制段 ：包含6位，其中包含遠(yuǎn)程傳輸請求（RTR）和數(shù)據(jù)長度代碼（DLC）。
• 數(shù)據(jù)段 ：最多可以包含8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。
• CRC段 ：用于錯誤檢測。
• 應(yīng)答段 ：接收設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號。
• 結(jié)束位 ：表示幀的結(jié)束。

2. CAN FD的引入

隨著技術(shù)的發(fā)展，原始CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸能力逐漸不能滿足日益增長的需求。因此，CAN FD被引入以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更大的數(shù)據(jù)負(fù)載。

2.1 CAN FD的主要特點(diǎn)

• 更高的數(shù)據(jù)速率 ：CAN FD允許在總線上實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，最高可達(dá)8 Mbps。
• 更大的數(shù)據(jù)負(fù)載 ：CAN FD的數(shù)據(jù)段可以包含最多64個字節(jié)的數(shù)據(jù)，而標(biāo)準(zhǔn)CAN只有8個字節(jié)。
• 向后兼容性 ：CAN FD幀可以被標(biāo)準(zhǔn)CAN節(jié)點(diǎn)正確解析，只要它們不嘗試解析擴(kuò)展的數(shù)據(jù)段。

3. CAN FD標(biāo)準(zhǔn)幀的ID段

在CAN FD協(xié)議中，ID段的擴(kuò)展是其關(guān)鍵特性之一。讓我們詳細(xì)探討這一部分。

3.1 ID段的結(jié)構(gòu)

CAN FD幀的ID段由29位組成，這比標(biāo)準(zhǔn)CAN的11位ID段要長得多。這29位ID段被分為兩部分：

• 基本ID ：前11位，與標(biāo)準(zhǔn)CAN的ID段相同。
• 擴(kuò)展ID ：接下來的18位，為CAN FD協(xié)議所獨(dú)有。

3.2 基本ID和擴(kuò)展ID的作用

• 基本ID ：用于在CAN網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識消息的類型。它與標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié)議中的ID段功能相同。
• 擴(kuò)展ID ：提供了額外的標(biāo)識符位，允許在CAN FD網(wǎng)絡(luò)中區(qū)分更多的消息類型。

3.3 ID段的優(yōu)先級

在CAN FD協(xié)議中，ID段的優(yōu)先級由基本ID和擴(kuò)展ID共同決定。在仲裁過程中，ID段的最低有效位（即基本ID的最低位）具有最高的優(yōu)先級。這意味著，如果兩個消息的基本ID相同，它們的擴(kuò)展ID將被用于確定優(yōu)先級。

4. CAN FD幀的其他部分

除了ID段之外，CAN FD幀還包括其他幾個關(guān)鍵部分，它們與標(biāo)準(zhǔn)CAN幀有所不同。

4.1 控制段

CAN FD幀的控制段由8位組成，而不是標(biāo)準(zhǔn)CAN的6位。這8位包括：

• 遠(yuǎn)程傳輸請求（RTR） ：1位，用于指示消息是否為遠(yuǎn)程請求。
• 數(shù)據(jù)長度代碼（DLC） ：4位，用于指示數(shù)據(jù)段的長度。
• FDF（Flexible Data Rate Format） ：1位，用于指示是否使用了CAN FD格式。
• BRS（Bit Rate Switching） ：1位，用于指示是否在數(shù)據(jù)段使用了更高的數(shù)據(jù)速率。
• ESI（Error State Indicator） ：1位，用于指示發(fā)送節(jié)點(diǎn)的錯誤狀態(tài)。

4.2 數(shù)據(jù)段

CAN FD幀的數(shù)據(jù)段最多可以包含64個字節(jié)的數(shù)據(jù)，這比標(biāo)準(zhǔn)CAN的8個字節(jié)要大得多。數(shù)據(jù)段的長度由DLC字段指定。

4.3 CRC段

CAN FD幀的CRC段用于錯誤檢測，它的長度與標(biāo)準(zhǔn)CAN相同，為15位。然而，CAN FD協(xié)議使用了一種不同的CRC算法，以適應(yīng)更大的數(shù)據(jù)負(fù)載。

4.4 應(yīng)答段

CAN FD幀的應(yīng)答段與標(biāo)準(zhǔn)CAN相同，用于接收設(shè)備發(fā)送應(yīng)答信號。