1.导言
跟着电子、半导体、通讯等职业的快速开展，轿车电子智能化的诉求也越来越强，顾客期望驾驭动力性、舒适性、经济性以及文娱性更强的轿车。轿车制造商为了进步产品竞争力，将越来越多的电子操控体系参加到轿车操控中，例如ESP（Electronic Stability Program，电子安稳程序）、PEPS（Passive Entry Passive Start无钥匙进入和发动体系）等。可是由于CAN总线的最高传输速率为1Mbit/s（一般轿车CAN体系的实际运用速率最高为500kbit/s），ECU（Electronic Control Unit，电子操控单元）的很多添加使总线负载率急剧增大致使形成网络拥堵，影响信息传输的可靠性和实时性。
不同的轿车，依据其等级、类型和装备的不同，ECU的数量和网络拓扑都不尽相同。图1所示的网络拓扑为经济型轿车中常见的网络拓扑，由于一切的ECU都在同一个CAN网段上，其总线负载率或许高达50～60%，而一般情况下，CAN总线负载率在30%左右时网络体系的功用相对较好，否则会增大报文推迟、下降体系的扩展性，特别关于实时性要求较高的安全体系，高负载率乃至或许影响轿车行车安全；另一方面，CAN总线的位填充规矩会对CRC(Cyclical Redundancy Check)形成搅扰，引起过错帧漏检，使信息传输的可靠性达不到预期的规划要求，因而CAN总线将不能满意日益增长的轿车网络需求。
图1轿车CAN总线网络拓扑
为处理带宽与可靠性的需求，有人提出在轿车网络中运用新的总线协议代替CAN总线，例如安全体系中运用FlexRay总线、文娱体系中运用MOST总线，但需求从头开发操控器软硬件、从头规划车载网络体系等，这无疑会添加轿车制造商的开发本钱，下降其市场竞争力，因而在现在车载网络体系的基础上对CAN总线进行改善显得特别火急。
2011年Bosch发布了CAN代替总线–CAN FD (CAN with Flexible Data-Rate) 1.1版。CAN FD比CAN总线的带宽更高，具有与CAN总线类似的操控器接口，这种类似性使ECU供货商不需求对ECU的软件部分做大规模修正，下降了开发难度和本钱。CAN FD是CAN总线的升级换代规划，它承继了CAN总线的首要特性，进步了CAN总线的网络通讯带宽，改善了过错帧漏检率，一起能够坚持网络体系大部分软硬件特别是物理层不变。CAN FD协议充分利用CAN总线的保存位进行判别以及区别不同的帧格局[1]。在现有车载网络中使用CAN FD协议时，需求参加CAN FD操控器，可是CAN FD也能够参加到本来的CAN通讯网络中，进步了网络体系的兼容性。
2.CAN FD介绍
引进CAN FD协议，对当时CAN网络体系物理层的改动较小，可是能够明显进步数据的串行通讯速率， CAN FD与文献【2】中说到的办法近似，即经过改动帧的格局添加总线带宽：一种方法为加长数据场长度削减报文数量下降总线负载率；另一种方法为缩短位时刻进步位速率。
CAN FD在数据帧内部选用两种不同的位速率，即在裁定段（Arbitration-Phase）选用规范CAN位速率通讯，在数据段（Data-Phase）选用高速率通讯。
2.1CAN FD的帧格局
(a)规范帧格局
(b)扩展帧格局
数据场数据字节小于16时CRC为17位
图2 CAN FD数据帧格局
比照CAN总线帧格局，CAN FD帧添加或改动了一些位的功用，包括：
◆EDL(Extended Data Length)扩展数据长度，在规范的CAN帧中，操控场包括的保存位被指定为显性位发送，可是在CAN FD帧中，如图2(a)规范帧IDE位之后的保存位或许图2(b)扩展帧中RTR位之后的保存位被界说为EDL并以隐性位发送，EDL首要用于区别规范CAN帧格局和CAN FD的帧格局。由于在CAN FD中EDL总是以隐形位发送，后边的位r0为显性位，因而可在BRS(Bit Rate Switch)位速率开关位之前供给一个重同步沿，这个沿也可用于在收发器推迟补偿中丈量收发器的推迟；
◆r1，r0，保存位并以显性位发送，在CAN FD中接纳节点疏忽r1和r0位的值；
◆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裁定段的位速率共同，当BRS为隐性位时数据段的位速率高于裁定段的位速率；
◆ESI(Error State Indicator)过错状况指示，自动过错时发送显性位，被迫过错时发送隐性位。
CAN FD协议中没有长途帧，规范CAN帧中的RTR位由保存位r1（显性位）代替，因而可将CAN长途帧用于CAN FD体系中。
CAN FD一帧最多能够传输64个字节，因而DLC将从头界说CAN FD的数据长度，值的规模将由本来的0000b~1000b（掩盖8个字节）扩展至0000b~1111b以满意需求，表1所示为DLC数值与字节数的对应联系。
表1 DLC值与字节数对应表
2.2CRC算法
CAN总线一般进行位填充以坚持同步，可是位填充会搅扰CRC的核算，然后形成过错漏检率达不到规划方针。由于有两种位过错在单个的情况下检测不出来，一种位过错发生位填充条件，别的一种位过错失掉位填充条件，这两种位过错都会改动帧位。CAN FD为了防止这种过错，对CRC算法做了改善：将填充位归入到CRC核算中，即CRC以含填充位的位流进行核算，以一个填充位开端而且序列每4位刺进一个填充位加以切割，且填充位的值是上一位的反码。作为格局查看，假如填充位不是上一位的反码，就报错处理。
