CAN FD升級(jí)要如何避免與CAN總線的沖突?

隨著新能源汽車的發(fā)展，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也逐漸增加，很多車廠都在考慮使用CAN FD來替代CAN實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)量傳輸?shù)奶崴佟Ｄ敲慈绾畏€(wěn)定地升級(jí)到CAN FD呢？本文為您解答。

一、CAN FD與CAN的主要區(qū)別

圖1??CAN幀基本格式

圖 2??CAN FD幀基本格式

如圖1、圖2所示分別是CAN幀和CAN FD幀的基本格式，區(qū)別主要分為兩大點(diǎn)：

1.?BRS（可變速率）

CAN FD的傳輸速率分為兩個(gè)頻段，從BRS位開始到CRC校驗(yàn)之前這一段是可變速率段，這一段的波特率可以進(jìn)行加速，理論最高可達(dá)到5Mbit/s，而其他位置則和CAN2.0一樣，最高速率可達(dá)到1Mbit/s。

2.?數(shù)據(jù)場長度增加BRS

CAN FD對(duì)數(shù)據(jù)場的長度做了擴(kuò)充，從CAN的8字節(jié)增加到CAN FD的64字節(jié)。如圖3所示，當(dāng)DLC小于8字節(jié)時(shí)和CAN一樣是線性增長，當(dāng)大于8字節(jié)時(shí)是非線性增長。

圖3??DLC編碼方式

二、CAN FD的升級(jí)與CAN是否有沖突？

由于使用CAN FD網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要ECU和CAN控制器、收發(fā)器均支持CAN FD通訊。所以當(dāng)CAN網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)升級(jí)為CAN FD時(shí)，車輛上CAN與CAN FD處于共存的情況，因?yàn)槠胀ǖ腃AN節(jié)點(diǎn)無法正常解析CAN FD報(bào)文，節(jié)點(diǎn)就會(huì)一直報(bào)錯(cuò)，出現(xiàn)大量錯(cuò)誤報(bào)文，導(dǎo)致總線通訊異常。

圖 4??CAN與CAN FD報(bào)文的波形對(duì)比

如圖三所示，可以看到CAN FD的傳輸速率是5Mbit/s，而CAN的傳輸速率為500Kbit/s，我們在平常使用上位機(jī)軟件解析CAN報(bào)文的時(shí)候需要設(shè)置對(duì)應(yīng)的波特率，否則報(bào)文就無法解析。那么用一種簡單的方式來理解，對(duì)于CAN節(jié)點(diǎn)來說，它的波特率是500K，那么5M的波特率與它不匹配，所以不能被正常解析，該節(jié)點(diǎn)就會(huì)報(bào)錯(cuò)，導(dǎo)致CAN FD報(bào)文一直無法正常發(fā)送，干擾總線的正常運(yùn)行。

三、CAN FD升級(jí)的解決方案

針對(duì)CAN FD升級(jí)的情況，一般有三種解決方案。

1.?CAN節(jié)點(diǎn)忽略CAN FD報(bào)文

支持CAN2.0的ECU忽略CAN FD報(bào)文，不對(duì)其進(jìn)行識(shí)別，這樣雖然無法對(duì)CAN FD報(bào)文進(jìn)行解析處理，但是也不會(huì)將其識(shí)別為錯(cuò)誤幀，總線可以保證正常通訊。因?yàn)镃AN FD是向下兼容CAN的，所以所有的CAN節(jié)點(diǎn)和CAN FD節(jié)點(diǎn)對(duì)于CAN報(bào)文都可以正常通訊，但是CAN FD的報(bào)文只能在支持CAN FD的ECU之間進(jìn)行傳輸。由于只能保證CAN FD節(jié)點(diǎn)可以正常接收所有類型的CAN報(bào)文，CAN節(jié)點(diǎn)無法接收解析CAN FD報(bào)文，所以該解決方案僅可作為臨時(shí)使用。

2.?全部節(jié)點(diǎn)升級(jí)為CAN FD

將所有網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)都替換成CAN FD，由于CAN FD可以向下兼容CAN，此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)既可以進(jìn)行CAN報(bào)文收發(fā)也可以進(jìn)行CAN FD報(bào)文收發(fā)。但是由于整體網(wǎng)絡(luò)全部更新替換，成本較高，所以使用率很低。

3.?利用CAN網(wǎng)橋進(jìn)行CAN FD與CAN的轉(zhuǎn)換

在原有的CAN網(wǎng)絡(luò)上通過CAN網(wǎng)橋與新的CAN FD節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，將傳統(tǒng)的CAN總線網(wǎng)絡(luò)通過協(xié)議轉(zhuǎn)換與CAN FD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，快速實(shí)現(xiàn)CAN設(shè)備的升級(jí)。工作原理如圖5所示，當(dāng)接收到CAN FD報(bào)文的時(shí)候，CAN網(wǎng)橋會(huì)采用直轉(zhuǎn)、合并、拆分三種方式實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)CAN的8字節(jié)長度和CAN FD的64字節(jié)長度的互相轉(zhuǎn)換，無損還原原有數(shù)據(jù)。

總結(jié)：

對(duì)于CAN FD的升級(jí)，如果不是全部節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行升級(jí)，那么為了避免與CAN總線的沖突，相對(duì)來說，使用CAN網(wǎng)橋作為轉(zhuǎn)換來完成是更好的方法。工程師可以不用在意如何完成CAN與CAN FD報(bào)文之間的轉(zhuǎn)換，可以將工作重心放到產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)上，這樣對(duì)于產(chǎn)品的快速更迭，搶占市場會(huì)更加有幫助。