CAN FD（控制器局域网灵活数据速率）是CAN（控制器局域网）的升级版。它们之间的显著差异在于所能提供的数据速率。

传统的CAN提供11位（标准）和29位（扩展）的数据速率，而CAN FD则提供灵活的数据速率，每帧可达0-64字节。博世（BOSCH）开发了这两种技术，以支持汽车行业对数据和技术日益增长的需求。

博世最初开发了控制区域网络总线（CAN总线），这是一种用于汽车应用的通信协议。随着车辆创新和多个电子控制单元（ECU）的出现，需要一种能够应对日益增长的复杂性、速度和大量数据的通信方法。CAN总线发挥了至关重要的作用，避免了不同模块之间通信需要使用数英里长的线束。

另一方面，当原始CAN所提供的功能开始无法满足其需要支持的技术时，CAN FD作为原始CAN总线协议的升级版应运而生。CAN灵活数据速率（在ISO 11898-1:2015中指定）实际上是一种功能更强大的CAN。这种灵活的信号传输为汽车电子通信提供了更高的带宽，并且所有所需功能都具有成本效益。此外，它几乎可以对CAN所具备的所有功能进行升级，是满足更高级数据和带宽需求的更好选择。

原始的CAN 2.0总线具有许多特性，使其成为ECU数量较多且带宽利用率较低的应用中的理想选择。CAN总线支持每帧最大8字节的消息有效载荷，最大数据速率为1Mbps。CAN FD支持灵活的消息有效载荷，每帧可达0、8、12、16、20、24、32、48、64字节，数据速率分别为2Mbps、5Mbps和8Mbps。CAN FD协议还为仲裁阶段和数据阶段提供了两个独立的比特率。仲裁阶段使用与原始CAN相同的比特定时，但数据比特率与仲裁比特率相同或更高。

下表列出了原始CAN和CAN FD之间的一些基本区别：

知识分享 | CAN和CAN FD总线的区别_比特率

通过详细了解这两种技术，可以理解更多的差异。了解帧格式、错误处理技术和其他功能可以更清楚地了解它们之间的区别。

帧格式

标准CAN总线的帧格式（11位）

知识分享 | CAN和CAN FD总线的区别_数据帧_02

  • SOF：帧的开始。标记数据帧的开始。（优势0）
  • ADDRESS FIELD：此字段决定数据的优先级。地址越低，优先级越高。具有最大主导数“0”的地址将具有最高优先级。没有两个节点可以同时传输相同的消息地址
  • RTR：远程传输请求用于向不需要连续发送数据的节点请求数据。如果任何节点希望与另一个特定节点通信，则使用此选项。这直接减少了总线上的拥塞，因为节点之间发生了直接通信
  • ARBITRATION FIELD：仲裁过程有助于决定哪个节点在给定时间点扮演主节点。当另一个节点发送逻辑0时，发送逻辑“1”的任何节点“退出”或失去仲裁。这意味着发送第一个“1”的节点失去仲裁；占主导地位的“0”总是获胜。仲裁失败的节点将其消息重新排队以进行重新传输，CAN帧比特流将继续无误传输，直到只剩下一个节点在传输
  • IDE：标识符扩展位供将来使用/扩展。隐性IDE将导致地址的另外18位
  • RSRV：保留位。顾名思义，它是为将来的升级而保留的DLC：数据长度代码（0-8字节）
  • DATA：用户定义的数据（0-64位）
  • CRC：用于错误/数据损坏检测的循环冗余校验
  • ACK：接收端确认
  • EOF：帧结束（7s位隐性“1”s）

CAN FD总线的帧格式

知识分享 | CAN和CAN FD总线的区别_CAN/CAN FD_03

原始CAN和CAN FD的帧格式可能看起来没有太大不同。但是CAN FD帧格式中的一些添加字段在CAN总线中不存在。


  • RRS:远程请求替换（始终为主导0）。CAN FD完全不支持远程帧。（在原始CAN中，有RTR（远程传输请求）用于识别数据帧和远程帧）
  • EDL：扩展数据长度（始终为隐性1），用于管理CAN FD中更大的有效载荷和更快的比特率
  • FDF：灵活数据速率格式（始终为隐性1），用于表示灵活数据帧格式的使用
  • BRS:比特率开关有助于确定数据帧的比特率
  1. 主导0表示CAN FD数据帧的仲裁速率高达1Mbit/sec
  2. 隐性1表示CAN FD数据帧的仲裁速率更高/更快，范围高达5Mbit/sec
  • ESI：错误状态指示器
  1. 主0表示错误活动模式
  2. 隐性1表示错误被动模式
  • DLC：数据长度码是CAN FD中的4位码，表示帧中的数据字节数。（范围从1001到1111的DLC值用于指定12、16、20、24、32、48和64字节的数据长度）
  • CRC：循环冗余校验的长度为17位，适用于最多16个字节的数据，或21位，适用于20-64个字节。它的长度取决于EDL和DLC比特的长度。CAN FD始终使用4个固定填充位，以提高通信可靠性


CAN和CAN FD的特点

原始CAN：

  • CAN采用一对双绞电缆
  • 它提供了简便易行的操作方式
  • 多个ECU（电子控制单元）可以连接到同一CAN总线上
  • CAN是为支持和实现汽车中的高速高效通信而开发的
  • 它减轻了重量并降低了线缆成本
  • 减少了错误
  • 数据交换迅速。采用仲裁过程，因此最高优先级的数据可以获得总线访问权限
  • 具有升级空间
  • 标准CAN 2.0A允许11位数据传输（意味着总共可以引入2048个不同的唯一消息）
  • 扩展CAN 2.0B允许29位数据传输（总计可达5亿3600万条以上消息）

除了原始CAN提供的所有功能外，CAN FD还具有以下特点：

  • 能够在更快和更慢的数据速率之间灵活切换
  • 提高了协议效率
  • 减少了协议开销
  • 允许更多数据容纳在单个报文中
  • 提高了可靠性
  • 改进了网络带宽
  • 多个ECU之间的通信效率提高了多达30倍，且速度更快
  • 采用先进的CRC（循环冗余校验），减少了未检测到的错误数量


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