CAN升級(jí)CAN FD,如何平穩(wěn)過度?
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。
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一、CAN FD與CAN的主要區(qū)別
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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):
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1、BRS(可變速率)
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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。
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2、數(shù)據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)度增加BRS
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CAN FD對(duì)數(shù)據(jù)場(chǎng)的長(zhǎng)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(zhǎng),當(dāng)大于8字節(jié)時(shí)是非線性增長(zhǎng)。
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圖3 DLC編碼方式
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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。
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圖4 CAN與CAN FD報(bào)文的波形對(duì)比
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如圖4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?cè)谄匠J褂蒙衔粰C(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(jiǎn)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。
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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
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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。
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2、全部節(jié)點(diǎn)升級(jí)為CAN FD
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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。
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3、利用CAN網(wǎng)橋進(jìn)行CAN FD與CAN的轉(zhuǎn)換
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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(zhǎng)度和CAN FD的64字節(jié)長(zhǎng)度的互相轉(zhuǎn)換,無損還原原有數(shù)據(jù)。
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圖5
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四、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(chǎng)會(huì)更加有幫助。
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來源于網(wǎng)絡(luò)