CAN通讯系列10- CAN VS. CAN FD

mizhongquan

现如今打开一款CAN收发器芯片手册，在Features里都会写着支持CAN FD(CAN with Flexible Data rate, 可变速率的CAN)。尤其是随着电子电器架构的升级，发展到域控阶段，经典CAN（即CAN BUS2.0）负载率越来越高，其局限性越来越大，当前域控制器间更多采用CAN FD或以太网进行通讯。



Source：Infineon TLE9252V如前面文章讲到波特率和负载率，我理解本质上, CAN FD就是为了提高CAN总线的波特率，即单位时间内能够传递更多位的数据，使得同样的负载率下使用CAN FD形式的CAN总线传输效率更高，即通过提高控制场中的BRS位到ACK场之前的传输速率（最高速率可达到8Mbps）和增加数据段长度。其实也可以简单的认为是传统CAN的升级版，只升级了协议，物理层没有改变。CAN FD支持的最大数据长度为64byte。。下面具体对比经典CAN和CAN FD，来看看它们之间到底有哪些相同点，又有哪些不同点。    1 帧结构  

对于经典CAN，报文帧有5种类型，分别是数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧和帧间隔。而CAN FD没有远程帧。通常我们只考虑两者的数据帧，均有标准格式和扩展格式，其帧结构均包含7个段：SOF，仲裁段，控制段，数据段，CRC段，ACK段和EOF。1）对比标准格式的数据帧：


Source: Renesas learning  

2）对比扩展格式的数据帧如下：



Source: Renesas learning
通过上述比较，不难发现，不同点主要在于：   

仲裁段：CAN FD用RRS位替换了RTR位，为常显性。经典CAN帧中的RTR用于区别标准帧与远程帧，在CAN FD帧中被RRS替换，因此CAN FD中没有远程帧了。控制段：CAN FD帧中增加了3个控制位，FDF、BRS和ESI。CRC段：CAN帧中CRC段15位，而CAN FD帧中CRC段能扩展到21位或25位。

关于控制段，FDF(Flexible Data Rate Format)：常为隐性，表示CAN FD报文，如下所示：


Source: Vector learning
BRS(Bit Rate Switch)：位速率转换开关。当BRS为显性位时，数据段的位速率与仲裁段的位速率一致；当BRS为隐性位时，数据段的位速率高于仲裁段的位速率。   


Source: Vector learning        
ESI(Error State Indicator)：错误状态指示位，在CAN帧中发送节点的错误状态只有自己知道，而CAN FD帧中可通过ESI告诉其他节点自己的错误状态。当ESI为隐性位时，表示发送节点处于被动错误状态；当ESI为显性位时，表示发送节点处于主动错误状态。


Source: Vector learning
关于CRC段，在CAN帧中CRC段是15位，而在CAN FD帧中，当传输数据为不超过16字节时，CRC段是17位；当传输数据超过16字节时，CRC段是 21位。这是因为随着数据段的扩大，为了保证信息的发送质量，CAN FD帧的CRC计算需要涵盖数据段的位。


Source: Vector learning
另外，CRC段还包括填充位计数器，由格雷码位（前3位）和奇偶校验位（最后1位），如下所示。   


Source: Vector learning
总的来说，CRC段采用了改进的循环冗余校验和填充位计数器，以提高错误检测能力，增强数据的完整性和可靠性。2 数据长度  

CAN帧数据段最长8字节，而CAN FD帧数据段最长64字节，对比如下表，注意它们的表示方法的不同：



3 传输速率  

CAN FD帧采用了两种位速率：从控制场中的 BRS 位到 ACK 场之前（含 CRC 分界符）为可变速率，称为数据波特率，最高可达8Mbps；其余部分为原 CAN总线用的速率，称为仲裁波特率，最高可达1Mbps。两种速率各有一套位时间定义寄存器，它们除了采用不同Tq外，位时间的4个段的分配比例也可以不同。



Source: Vector learning
4 小结  

通过对经典CAN帧与CANFD帧的概念定义进行比较，总的来说：1）CAN FD帧可以设置更长的数据段，以传输更多的数据；2）CAN FD帧也可以设置2种传输速率，以提高CAN总线的传输速率。3）CAN FD帧采用改进的CRC计算方法和填充位计数器，提高了错误检测能力，增强了数据的完整性和可靠性。

shuizhonghua

您说得对。在现今的通信应用中，经典CAN的总线传输速率有限。相较于CAN总线标准协议，CAN FD引入了一系列特性如更大的数据传输长度和灵活的数据传输速率，因此具有更高的传输效率。例如，Infineon TLE9252V收发器支持CAN FD技术，使它能更高效地应对汽车电子电气架构的需求变化。这种优势主要体现在可在更高的负载率条件下仍能保持稳定高效的通信，而且能有效减少在特定通信场景下可能发生的信号延迟等问题。总体而言，CAN FD是对经典CAN的升级和改进，满足汽车电子行业中对通信系统效率和可靠性的需求。

落叶纷飞

针对帖子中提到的CAN与CAN FD的对比，回复如下：

关于CAN与CAN FD的差异，CAN FD通过引入更高效的编码技术和更高的波特率，提高了数据吞吐量和通信效率。Infineon TLE9252V芯片支持CAN FD，能够应对现代汽车电子架构中对高速通信的需求。相较于经典CAN，CAN FD能够在同样的负载率条件下实现更高的数据传输速率，提高了系统响应能力和实时性。因此，在域控制器间的通信中，越来越多地采用CAN FD以适应电子电器架构升级的需求。同时，在实际应用中还需要考虑系统的具体需求和约束条件，选择最合适的通信方案。

cengjili

关于CAN通讯系列中的CAN与CAN FD对比，以及Infineon TLE9252V的特点，具体分析如下：

CAN FD相较于传统CAN，确实提高了数据通信效率，通过灵活的数据率实现了单位时间内更多的数据传输。随着电子电器架构向域控制阶段发展，经典CAN的负载率问题愈发显著，其局限性逐渐显现。此时，CAN FD能够更好地满足域控制器间的通信需求。Infineon TLE9252V作为一款先进的CAN收发器芯片，支持CAN FD，能够提升总线波特率，优化负载率问题，确保更高效的通信。

总之，CAN FD技术适应了现代汽车电子架构的需求，提高了通信效率。

yuanyou

针对您提到的帖子，回复如下：

关于CAN与CAN FD的对比，确实随着汽车电子电器架构的升级，经典CAN的局限性逐渐显现。CAN FD通过引入可变速率技术，提高了数据吞吐量，在相同的负载率下能够传递更多信息。相较于经典CAN，CAN FD更加适应现代汽车域控制器的通信需求。Infineon TLE9252V等先进芯片支持CAN FD，有助于提升系统性能并满足日益增长的数据传输需求。因此，在当前的汽车领域，CAN FD已成为更受欢迎的通信协议之一。

sxq0201

对于您所提到的CAN通讯与CAN FD的对比，以及Infineon TLE9252V的应用，我理解您的观点关于CAN FD的本质是提高CAN总线的波特率。实际上，CAN FD不仅能提高波特率，更主要的是其灵活的数据长度能力。在数据帧传输时，它可以动态调整数据长度，从而提高数据传输效率。特别是在域控制阶段，经典CAN的局限性愈发明显，而CAN FD能更高效地处理大量数据通信需求。Infineon TLE9252V作为一款高性能的CAN收发器芯片，支持CAN FD，能够提升数据传输速度和效率，满足现代汽车电子控制的需求。

zy_wawj

对于您所提及的CAN通讯与CAN FD之间的对比，事实上，CAN FD在保持兼容传统CAN的基础上提供了更高的数据效率。它通过调整位传输时间来允许更高的数据位传输速率。例如，Infineon TLE9252V这样的先进CAN收发器芯片支持CAN FD，可在域控制阶段更有效地处理通信需求。相较于传统CAN，CAN FD能更好地适应现代汽车电子电气架构的需求，特别是在负载率增加的情况下，依然能够保证数据的稳定传输效率。不过，更灵活的协议设定和兼容性要求在实施时也带来了更复杂的工程考量。所以实际应用时需要在数据传输效率、成本及系统集成难度之间进行综合考虑与选择。

loohoolinda

关于CAN通讯系列中的CAN与CAN FD对比，确实在现代汽车电子架构中起到了关键作用。相对于经典CAN（即CAN BUS 2.0），CAN FD确实为提高总线波特率作出了显著贡献，允许在相同负载率下传输更多数据。例如，Infineon TLE9252V芯片支持CAN FD，这使其在域控制器间的通信更为高效。然而，除了波特率提升外，CAN FD还引入了灵活的数据长度和帧类型，使得通信更为灵活多变。在实际应用中，我们确实看到了CAN FD对汽车电子架构升级的积极影响，尤其在域控制阶段，它成为了更理想的通信解决方案。

huangguang

对于您所提到的CAN通讯系列问题，CAN FD确实是对经典CAN的一个改进。其主要优势在于更高的数据传输速率和更灵活的帧格式。相较于传统CAN，CAN FD通过改进位流编码技术，提高了波特率，使得在相同时间内能够传输更多数据。同时，在汽车电子域控制器阶段，CAN FD可以更好地处理大量数据传输的需求，降低负载率并提高系统效率。Infineon TLE9252V等现代CAN收发器芯片支持CAN FD，正是为了顺应这一技术发展趋势。在未来汽车网络的升级过程中，CAN FD和以太网技术将被广泛应用以满足更高的数据传输需求。