汽车can通信协议_can诊断协议
目录
CAN FD是什么
CANFD诞生原因
CAN FD对比FlexRay的优势
CAN FD对比以太网的优势
低成本解决方案：
CAN FD与传统CAN比较
CAN FD报文结构
起始位SOF（start of frame）
仲裁场（Arbitration Field）
DLC控制域（control Field）
CRC
ACK
CAN FD是什么
CANFD：可以理解成CAN协议的升级版，只升级了协议，物理层未改变。
CANFD诞生原因
1. 原因主要是因为汽车功能越来越多，越来越复杂，传统的CAN总线（CAN2.0）的负载率越来越高，甚至负载率高达95%。
2. 因为传统CAN总线的局限性：
· 传输率最大为1Mbiy/s（典型的<= 500kbit/s）；
· 传统CAN数据帧超过50%的额外开销（overhead > 50%）。
3. 对比其他协议，额外开销比例要小得多，如UDP （1500 bytes/datagram, 64 bytes overhead），FlexRay（254 bytes/frame, 8 bytes overhead）。
4. 因为历史原因，汽车不可能直接放弃目前的传统CAN总线技术，一切推到重来。那么为了解决CAN总线负载率问题，而又能兼容CAN总线，并且研发成本不能太高的问题。
CAN FD对比FlexRay的优势
1. CAN FD的开发成本远低于FlexRay；
2. FlexRay对ECU升级刷写不友好。
CAN FD对比以太网的优势
1. CAN FD的开发成本远低于以太网；
2. 以太网优势在于大数据的传输但不能完全适用于当前汽车架构。
低成本解决方案：
根据节点优先级动态更改波特率。例如，当节点A，B想用高波特率通信时，按流程：
Step1：A按照默认波特率通知其他节点停止接收，通知B节点提高波特率。
Step 2：A提高波特率：2~10HMz等
Step 3：A，B互相通信
Step 4：A，B通信完释放总线。
Step5：其它节点按照默认波特率通信。
CAN-FD在仲裁场增加BRS位，只要一个Bit的时间1-2us，就可以无缝切换波特率。仅仅更换传统控制器CAN节点的收发器，使收到BRS位有效时立即关闭接收，避免波特率不一致使低速节点发出错误帧。使用最低的成本就是可以实现一个CAN网络中个别节点的速率提升。
CAN FD与传统CAN比较
Can与CanFD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。
对比传统CAN的数据帧，CAN FD在控制场新添加EDL位、BRS位、ESI位，采用了新的DLC编码方式、新的CRC算法（CRC场扩展到21位）
- 一条报文中含有两种速率，仲裁段和传统CAN有着相同的速率，而数据段最高可以达到5Mbps
- 拥有更大的数据载荷，一条报文最大可以传输64字节的数据。
成本上CAN FD和传统CAN几乎一样，硬件构造除了CAN Controller需要更换外其他完全一样，软件只需要一些小变更即可，其他触发管理机制也和原来的传统CAN一样，CAN FD兼容传统CAN。
通过CAN FD，可以使汽车上的软件拥有更快的下载速度、避免数据分割成数条报文、降低现有总线的负载、增加总线上的节点、避免网络的分割，以及加速长总线（卡车、公交车）上的通信等优势。
CAN FD报文结构
CAN的报文详解见另外一篇文章：一文掌握汽车总线CAN帧报文_ IT技术猿猴的博客-CSDN博客
从上图可以看出，CAN FD报文在数据段之前基本和传统CAN类似，EDL位、BRS位、ESI位。
起始位SOF（start of frame）
传统CAN的数据帧起始位SOF和CAN FD的数据帧起始位SOF是一样的，一个bit的显性位‘0’
仲裁场（Arbitration Field）
对比传统CAN数据帧，CAN FD共享相同的CAN ID，包括扩展数据帧的ID。
CAN FD用RRS bit（始终为显性位‘0’）代替RTR
FDF（FD format）表示CAN FD还是传统CAN数据帧：
·FDF = ‘0’ --> 传统CAN数据帧
FDF = ‘1’--> CAN FD数据帧
增加了BRS位（Bit Rate Switch速率不切换/速率切换）来表示时钟频率的切换， BRS = ‘1’表明时钟频率切换。
增加了ESI位（Error State Indicator error passive/ active）来表明错误状态。
DLC控制域（control Field）
CAN FD因为最大可以传输64字节的数据，所以DLC和传统报文的有些区别。
数据段的变化就是由最大8字节变成了如图中DLC所描述的那样，最大可容纳64字节数据。
CRC
数据段后面的CRC和ACK，因为CAN FD的CRC对bit stuff也进行计算，所以在报文帧中增加了Stuff Count。
Stuff Count可以分为两部分，即代表bit stuff个数余8的数据位，以及最后的奇偶校验位。
CAN总线由于位填充规则对CRC的干扰，造成错帧漏检率未达到设计意图。CAN FD对CRC算法做了改变，即CRC以含填充位的位流进行计算。在校验和部分为避免再有连续位超过6个，就确定在第一位以及以后每4位添加一个填充位加以分割，这个填充位的值是上一位的反码。作为格式检查，如果填充位不是上一位的反码，就作出错处理。CAN FD的CRC场扩展到了21位。
CRC的位长则根据数据长度不同而不同：
- 传统CAN的CRC位长15bit
- 数据长度为16字节和16字节以下的CAN FD报文的CRC位长17bit
- 数据长度为16字节以上的CAN FD报文的CRC位长21bit
ACK
CAN FD的CRC分隔和ACK与传统CAN一样，但是因为考虑到收发器速率切换的问题，总线分别可以容忍数据的1位延长，即CRC Delimiter从原来的1位【1】变为了CAN FD的最大2位【1】，ACK从原来的1位【0】变为了CAN FD的最大2位【0】。
