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汽车CAN-FD总线技术大揭秘


  来源: 普源精电 时间:2022-02-23 编辑:清风
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在汽车行业高速发展的如今,汽车集成了更多的系统单元模块,随之而来的数据传输压力成为了不可忽视的一大难题。为解决这一困难,CAN-FD总线应运而生。


本篇文章小编将为大家介绍汽车CAN-FD总线的方方面面,并为您讲解RIGOL的数字示波器将如何在CAN-FD总线分析上为您提供强力的支持!


汽车CAN-FD总线


1、CAN-FD总线的前世今生

1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN(Controller Area Network)通信协议。此后,CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化。现在,CAN的高性能和可靠性已得到认同并广泛投入工业生产。


随着工业的发展,工业总线上的数据量逐日增长,尤其是在CAN总线运用较多的汽车领域,总线通讯的数据量愈发庞大。例如汽车内部出现更多的辅助系统和人机交互系统,使得传统的CAN总线在传输速率和带宽方面越来越力不从心,CAN总线已逐渐达到负荷极限。根据CAN规范ISO11898-2所定义的标准帧结构,一帧报文最大只能传输64位(8个字节)的数据,在最好的情况下总线负载也已达到70%左右。


为了应对现今巨大数据量的挑战,亟需改进原有的总线来提高总线传输速率,CAN-FD(CAN with Flexible Data-Rate)便在这样的背景下诞生了。


▲CAN总线的发展历史


2、汽车CAN网络拓扑图


下图举例了一个汽车CAN网络拓扑图。从中可以看到,CAN网络由CAN节点及不同的CAN总线构成,CAN节点主要由CPU、CAN控制器以及CAN收发器组成,而不同的CAN总线上布置有不同功能的智能电子控制单元(ECU)。


▲CAN网络的拓扑结构


3、OSI协议栈模型参考


CAN协议涵盖了ISO规定的OSI基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层。CAN协议的关于ISO/OSI基本参照模型中的数据链路层分为MAC子层和LLC子层,MAC子层是CAN协议的核心部分。


数据链路层的功能是将物理层收到的信号组织成有意义的消息,并提供传送错误控制等传输控制的流程。具体地说,就是消息的帧化、仲裁、应答、错误的检测或报告。数据链路层的功能通常在CAN控制器的硬件中执行,并在物理层定义了信号实际的发送方式、位时序、位的编码方式及同步的步骤。但信号电平、通信速度、采样点、驱动器和总线的电气特性、连接器的形态等均未定义,必须由用户根据系统需求自行确定。


▲OSI模型对比参考


4、CAN-FD简介


CAN-FD数据帧帧格式


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。CAN-FD数据帧格式如下图所示:


▲CAN-FD帧格式


IDE(Identifier Extension)标志位扩展位:0表示11位ID,1表示29位ID。

r0,r1(Reserved for future use)保留未来使用:CAN-FD不支持远程帧。

EDL(Extended Data Length)表示报文格式:0表示CAN-FD报文,1表示CAN报文。

BRS(Bit Rate Switch)速率转换开关:0表示不转换速率,1转换速率。

ESI(Error State Indicator)错误状态指示:0表示错误主动状态,1错误被动状态。

DLC(Data Length Code)数据长度代码:线性部分为CAN的速率,非线性为CAN-FD可变部分。


CRC场


关键词:汽车 CAN-FD总线 技术    浏览量:14048

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