【CANFD详细介绍与CAN区别】

在汽车领域，随着人们对数据传输带宽要求的增加，传统的CAN总线由于带宽的限制难以满足这
种增加的需求。此外为了缩小CAN网络（max. 1MBit/s）与FlexRay(max.10MBit/s)网络的带宽差距，BOSCH公司推出了CAN FD。
CAN FD（CAN with Flexible Data rate）继承了CAN总线的主要特性。CAN总线采用双线串行通讯协议，基于非破坏性仲裁技术，分布式实时控制，可靠的错误处理和检测机制使CAN总线有很高的安全性，但CAN总线带宽和数据场长度却受到制约。CAN FD总线弥补了CAN总线带宽和数据场长度的制约，CAN FD总线与CAN总线的区别主要在以下两个方面：
1. 可变速率：CAN FD采用了两种位速率。 CAN FD的仲裁场和数据场速率可变：在仲裁场用低速500kbit/s,在数据场可选择用高速如2Mbit/s,而传统CAN总线只能保持同一个速率。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。两种速率各有一套位时间定义寄存器，它们除了采用不同的位时间单位TQ外，位时间各段的分配比例也可不同；
2. 新的数据场长度：CAN FD对数据场的长度作了很大的扩充，DLC最大支持64个字节，在DLC
小于等于8时与原CAN总线是一样的，大于8时有一个非线性的增长，所以最大的数据场长度可达64字

1、为什么不简单地用64个字节的数据打包经典CAN数据帧？

这样做将减少开销并简化消息解释。但是，如果比特率保持不变，这也会阻塞CAN总线更长的时间，从而可能延迟关键任务的更高优先级的数据帧。

2、如果我们希望每条消息发送更多数据，则需要更高的速度。但是，为什么不加速整个 CAN消息而不仅仅是数据阶段呢？

这是由于“仲裁”：如果2个以上的节点同时发送数据，则仲裁将确定哪个节点具有优先权。“优胜者”
继续发送（无延迟），而其他节点在数据传输期间“退避”。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。为了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）。加快仲裁过程会将最大长度减少到不合适的水平。另一方面，仲裁后有一条“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。简而言之，我们需要一种仅在数据传输过程中提高速度的方法。并保持实际的CAN线长。

CANFD与CAN的区别
1. CAN-FD：可以理解成CAN协议的升级版，只升级了协议，物理层未改
变。
2. CAN与CAN-FD主要区别：传输速率不同、数据长度不同、帧格式不
同、ID长度不同。
3. 由传统CAN转移到CANFD比较方便

2. 传输速率不同
1. CAN：最大传输速率1Mbps。
2. CAN-FD：速率可变，仲裁比特率最高1Mbps（与CAN相同），数据比特率最高8Mbps。

3. 数据域长度不同
1. CAN：一帧数据最长8字节
2. CAN-FD：一帧数据最长64字节。

4. 协议内容改变—取消远程帧

5. CANFD报文具体结构—红色缩写为增加部

6. CAN报文与CANFD报文结构对比
1. CANFD不存在远程帧，CAN报文中的RTR（用于区别标准帧与远程帧）被替换为RRS（远程请求替代位，默认值为0）RTR与RRS：远程传输请求（RTR）在经典CAN中用于标识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）始终占主导地位（0）
2. FDF用于传统CAN报文和CANFD报文，FDF位为0时为传统报文，FDF为1时为CANFD报文

3. BRS位速率切换为，BRS位为0时CANFD速率保持恒定速率、BRS位为
1时CANFD的数据段会被切换到高速率

4. ESI错误状态指示位：CAN报文中发送节点的错误状态只有该节点自己
知道，CANFD报文中可以通过ESI标志位来告诉其他节点该节点的错误
状态，当ESI为1时表示发送节点处于被动错误状态、当ESI为0时表示发
送节点处于主动错误状态

5. CRC-stuff count：填充位计数（计算从SOF开始到Data Field最后一位
的填充位的个数）

1、CRC场之前和CRC场之后位填充是不一样的
2、SOF到Data Field最后一位的位填充跟CAN报文一样：每五个相同位之后填
充一个相反位
3、CRC场采用固定位填充

1. Stuff Count由以下两个元素组成：
格雷码计算（前3位）：CRC区域之前的填充位数除以8，得到的余数
（Stuff bit count modulo 8）进行格雷码计算得到的值（Bit0-2）
奇偶校验（最后1位）：通过格雷码计算后的值的奇偶校验（偶校验）

7. CRC：随着数据场的扩大，为了保证信息发送的质量，CAN FD的CRC
计算不仅要包括数据段的位，还包括来自SOF的Stuff Count和填充位。
通过比较CRC的计算结果，可以判断接收节点是否能够正常接收。
在CAN中，CRC的位数是15位，而在CAN FD中，CRC场扩展到了21
位，详见以下：

CAN中：CRC 15位
CANFD中当传输数据为16字节或更少时：CRC 17位
CANFD中当传输数据超过16字节时：CRC 21位

8. CRC的Bit Stuffing