can同时发送canfd和ca

传统CAN节点向CANFD节点传输8字节的数据是可以直接通过，因为CANFD是向下兼容CAN2.0的。

1、CANFD节点向传统CAN节点传输64字节的数据：需要采用可编程CANFD路由器：预先编程并下载到路由器，CANFD的数据通过路由器后可以按照预先设置的程序将数据做拆包等处理再转成8字节转发出去给传统CAN设备。

CAN FD简介视频

“您是否需要一份简要的CAN FD协议实用指南？”---来自虹科的问候。 出错啦! - bilibili.com

在本指南中，我们会介绍CAN FD（CAN Flexible Data-rate），包括：CAN FD框架、开销、效率、示例应用、CSS的CAN FD记录仪案例以及CAN FD的发展趋势。

CAN FD看起来很复杂，但是这篇通俗易懂的指南会让您全面地了解CAN FD。

CAN协议自1986年问世以来就很流行：几乎任何移动的机器如今都使用CAN，无论是汽车，卡车，轮船，飞机还是机器人。

但是随着现代科技的兴起，对“传统”的CAN协议（ISO 11898-1:2015中使用的官方术语）的要求越来越高：

· 汽车功能的高速发展正在推动数据的大爆炸

· 网络越来越受到1Mbit/s带宽的限制

· 为了应对这些情况，OEM创造的复杂且又昂贵的解决方案

具体而言，传统CAN的开销很大（>50％），因为每个CAN数据帧只能包含8个数据字节。此外，网络速度限制为1 Mbit/s，从而限制了数据生成功能的实现。

CAN FD解决了这些问题，使其具有前瞻性。

CAN FD协议是由Bosch以及行业专家预研开发的，并于2012年发布。通过标准化对其进行了改进，现已纳入ISO 11898-1:2015。一开始的Bosch CAN FD版本（非ISO CAN FD）与ISO CAN FD是不兼容。CAN FD具有以下四个主要优点：

图片来自 PCAN-View 软件，CAN FD协议一条报文可以达到64个字节的数据

1、 增加了数据的长度

CAN FD每个数据帧最多支持64个数据字节，而传统CAN最多支持8个数据字节。这减少了协议开销，并提高了协议效率。

2、 增加传输的速度

CAN FD支持双比特率：与传统CAN一样，标称（仲裁）比特率限制为1 Mbit/s，而数据比特率则取决于网络拓扑/收发器。实际上，可以实现高达5 Mbit/s的数据比特率。

3、更好的可靠性

CAN FD使用改进的循环冗余校验（CRC）和“受保护的填充位计数器”，从而降低了未被检测到的错误的风险。这在汽车和工业自动化等安全攸关的应用中至关重要。

4、 平滑过渡

在一些特定的情况下CAN FD能用在仅使用传统CAN的ECU上，这样就可以逐步引入CAN FD节点，从而为OEM简化程序和降低成本。

实际上，与传统CAN相比，CAN FD可以将网络带宽提高3到8倍，从而为数据的增长提供了一种简单的解决方案。

CAN FD看起来很简单：加快数据传输速度，并让每个消息的信息量增加，对吗？但是实际上，并不是那么简单。下面我们概述了CAN FD的解决方案所必须应对的两个关键的挑战。在查看CAN FD数据帧之前，我们关键是要了解想要维持的传统CAN的两个核心部分：

1、 避免关键消息延迟

为什么不简单地将64个字节的数据打包进传统的CAN里面呢？

这样做可以减少开销并简化消息解释。然而，如果比特率不变，这也会占用CAN总线更长时间，从而可能延迟带有关键任务的更高优先级的数据帧。

2、 保持CAN线实际上的长度

每条消息发送更多数据需要更高的速度。那为什么不加速整个CAN消息（而不仅仅是数据段）呢？这是由于“仲裁”：如果2个以上的节点同时发送数据，则仲裁将决定哪个节点具有优先权。“优胜者”继续发送（无延迟），而其他节点会退出仲裁过程并转变成接收方。在仲裁过程中，“位时间”在每个位之间提供足够的延迟，以允许网络上的每个节点做出反应。 为确保在位时间内到达每个节点，以1 Mbit/s的速度运行的CAN网络的最大长度应为40米（实际上为25米）。 加快仲裁段的速度会将总线最大长度减少到不合适的长度水平。

另一方面，仲裁段之后有一条“空旷的高速公路”，可在数据传输期间（只有一个节点在驱动总线时）实现高速传输。 在ACK时隙之前（当多个节点确认正确接收数据帧时）速度需要降低到标称比特率。因此，有必要找到一种方法，只在数据传输过程中提高速度。

CAN FD协议引入了经过调整的CAN数据帧，以实现额外的数据字节和灵活的比特率。

下面我们比较一个11位的传统CAN帧与一个11位的CAN FD帧（同时也支持29位）：

下面我们一步一步地讨论这些差异：

RTR vs. RRS： 传统CAN中使用了远程传输请求（RTR）来识别数据帧和相应的远程帧。 在CAN FD中，根本不支持远程帧，远程请求替换（RRS）始终是显性（0）。

r0 vs. FDF： 在传统CAN中，r0为保留显性（0），在CAN FD中，称为FDF，为隐性（1）。在r0/FDF位之后，CAN FD协议增加了“3个新位”。 请注意，不具备CAN FD功能的节点在FDF位之后会产生错误帧。

res： 这个新的保留位起着与r0相同的作用——也就是说，将来它可以被设置为隐性(1)来表示一个新的协议。

BRS： 比特率开关（BRS）可以为显性（0），这意味着CAN FD数据帧以仲裁速率（即最高1 Mbit/s）发送。 将其设置为隐性（1）意味着数据帧的其余部分以更高的比特率（最高5 Mbit/s）发送。

ESI： 错误状态指示器（ESI）位默认为显性（0），即“错误有效”。 如果发送器变为“被动错误”，则将隐性（1）表示它处于被动错误模式。

DLC： 像在传统CAN中一样，CAN FD DLC是4位，表示帧中数据字节的数量。 上表显示了这两种协议如何始终使用多达8个数据字节的DLC。为了维持4位DLC，CAN FD使用从9到15的其余7个值来表示所使用的数据字节数（12、16、20、24、32、48、64）。

SBC： 填充位计数（SBC）在CRC之前，由3个格雷编码位和一个奇偶校验位组成。 随后的固定填充位可以视为第二个奇偶校验位。 添加了SBC以提高通信可靠性。

CRC： 传统CAN中的循环冗余校验（CRC）为15位，而在CAN FD中为17位（最多16个数据字节）或21位（20-64个数据字节）。 在传统CAN中，CRC中可以包含0到3个填充位，而在CAN FD中，总是有四个固定填充位以提高通信可靠性。

ACK： CAN FD数据帧的数据段（也称为有效负载）停止在ACK位，这也标志着可变比特率的结束。

与传统CAN相比，CAN FD的新增功能增加了很多额外的位，CAN FD如何能高效地减少开销？

答案是：它并没有。请看下面3个数据字节的传统CAN与CAN FD的可视化图。实际上，超过8个数据字节前，CAN FD的效率都不会超过传统CAN。但是，当数据长度向64个数据字节靠拢时，效率是从50％提升至90％（后面关于CAN FD效率计算器会有所提及）。

对速度的需要：采取开启比特率转换（BRS）

如上图可知，CAN FD以常规速度发送64个数据字节将阻塞CAN总线，降低实时性能。

为了解决这个问题，可以启用比特率切换，允许更高的速率（例如5 Mbit/s的数据段波特率对比仲裁段的1 Mbit/s）发送有效载荷。 上面我们以图解方式可视化了3个数据字节和64个数据字节方案的效果。

注意，较高的速度适用于以BRS位开始并以CRC分隔符结束的数据帧部分。

此外，当今大多数车辆使用0.25-0.5 Mbit/s，这意味着以5 Mbit/s的速度，CAN FD将是有效载荷传输速度的10倍。

关于传统CAN和CAN FD节点的结合

如前所述，传统CAN和CAN FD节点可以在某些条件下混合使用。 这样就可以逐步向CAN FD迁移，而不必一次切换每个ECU。存在两种情况：

· 100％CAN FD系统：在这里，CAN FD控制器可以自由混合传统CAN和CAN FD数据帧。

· 一些遗留节点是传统CAN：在此，CAN FD控制器可以切换到传统CAN通信，以避免与传统CAN节点通信参加错误帧。另外，在刷写ECU时，传统的CAN节点可能会关闭以允许暂时转换为CAN FD通信。

解决CAN和CAN FD网络共存问题的最简单方法是加一个支持CAN FD的网关，如 PCAN-Router FD

CAN FD最大的比特率是多少？

CAN FD的一个令人困惑的方面是有效负载阶段的最大比特率，因为不同的文章提到了不同的级别。

有人指出，实际应用中可以达到8 Mbit/s，理论上可以达到15 Mbit/s。其他则规定最高为12 Mbit/s。此外，戴姆勒指出，超过5 Mbit/s的速度是值得怀疑的，既没有标准，又因为低成本的汽车以太网（10 BASE-T1）有望限制对CAN FD的更高需求。那么什么是正确的呢?

这得看情况，从ISO 11898-2（收发器芯片标准）来看，它指定了两个对称参数集。推荐使用那些具有改进的对称参数，通常宣传为5mbit/s的收发器。可达到的数据相位比特率取决于许多因素。最重要的一项是所需的温度范围。刷写ECU时不需要保持低温状态。 这意味着对于刷写ECU，可能会达到12Mbit/s。另一个重要的比特率限制是由所选的拓扑引起的。对比长分支甚至星形的混合拓扑，短分支的总线拓扑可以显著提高比特率。对于-40摄氏度至+125摄氏度的温度范围，大多数多分支总线线路网络被限制为2Mbit/s。 CiA在CiA 601-3网络设计建议中提供了适当的经验法则。这包括在数据阶段设置采样点的建议。

图片来自 PCAN 软件中CAN FD波特率设置的界面

CAN FD计算器工具：效率和比特率

要详细了解CAN FD效率和平均比特率，我们建议您查一下我们的CAN FD计算器(可向虹科咨询索要CAN FD计算器)。

这个CAN FD计算器是一个在线可编辑的表格，可以根据用户输入不同的报文内容进行CAN和CAN FD的效率对比，同时会提供相应的直观效率曲线。

简而言之，CAN FD以更快的速度处理更多的数据。这对于一些日益相关的用例是至关重要的：

电动汽车

电动汽车和混合动力汽车使用要求更高比特率的新动力总成概念。 新的控制单元涉及到DC / DC逆变器、电池、充电器以及增程器等，从而增加了复杂性。到2025年，预计所需的比特率将超过CAN，随着电动汽车的爆炸性增长，这可能是最先应用CAN FD的领域。

ECU刷写

车载软件变得越来越复杂。因此，通过例如OBD2端口执行ECU固件更新需要花几个小时。使用CAN FD，可以使此类过程的速度提高4倍以上。该用例一直是汽车OEM需求CAN FD的原始驱动因素之一。

机器人

几个应用程序依赖于时间同步行为。例如多轴机器人手臂。此类设备通常使用CANopen，并且每个控制器都需要与时间同步发送多个CAN帧（PDO）（不会受到较高优先级帧的干扰。通过转换为CAN FD，原有多帧的数据可以通过单帧发送，从而提高效率。

ADAS和安全驾驶

乘用车和商用车中越来越多地采用高级驾驶员辅助系统（ADAS）。 这给传统CAN的总线负载带来了压力，而ADAS是提高安全性的关键。 在这里，CAN FD将在不久的将来成为增强安全驾驶的关键。

客车和货车

客车和货车使用较长的CAN总线（10-20米）。因此通常它们基于低速比特率（根据J1939-14，为250 kbit/s或500 kbit/s）。 在这里，即将到来的J1939 FD 协议有望在商用车功能方面实现重大改进，其中包括例如 ADAS。

加密CAN总线

如最近的CAN黑客攻击所示，传统CAN容易受到攻击。如果黑客可以访问CAN总线（例如无线），则可以关闭关键功能。通过安全车载通信（SecOC）模块进行的CAN FD身份验证可能是密钥推出的关键。

随着CAN FD的兴起，将有几种记录CAN FD数据的使用案例：

记录汽车数据

随着新车的推出，CAN FD数据记录仪将成为记录汽车OBD2数据的关键

重型车队远程信息处理

兼容J1939灵活数据速率的IoT CAN FD记录仪将是未来重型远程信息处理的关键

预见性维护

随着CANopen FD的推出，新的工业机械将需要CAN FD物联网记录器，以帮助预测和避免故障

车辆或者机器的“黑匣子”

一个CAN FD记录器可以作为一个“黑匣子”，例如新的原型车辆，为诊断和研发提供数据

CAN FD预计在未来几年将取代传统CAN：

· 首批支持CAN FD的汽车将于2019/20年上市

· 最初推出可能会使用2Mbit/s，然后逐渐过渡到5Mbit/s的数据比特率

· CANopen FD已通过CiA 1301 1.0进行了修改

· J1939-22使用CAN FD数据帧

· CAN仍是一项成长中的技术，最近主要归功于CAN FD

· 预计将来，CAN FD将用于大多数新的开发项目中

CAN FD对比于其他产品

当然，在没有带宽和有效负载要求下的传统应用程序仍将使用传统CAN。 此外，CAN社区已经在开发下一代CAN数据链路层，支持高达2048字节的有效负载。 这种方法可以视为10 Mbit/s以太网的替代方法。 因此，仍然需要确定CAN FD在未来将扮演什么样的角色，但它肯定会不断成长和发展的，同时也相信CAN FD的未来是光明的。

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