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摘要：canfd是基於can20的公升級版協議，為了滿足汽車電子日益增長的高頻寬和高傳輸速率的要求，canfd主要公升級了以下幾個方面……
眾所周知，can fd是基於can 2.0的公升級版協議，為了滿足汽車電子日益增長的高頻寬和高傳輸速率的要求，can fd主要公升級了以下幾個方面：
一、更高的傳輸波特率
圖 1 可變資料段波特率結構
canfd速率包含兩個段的速率，乙個是仲裁段和ack段，沿用can2.0的規範，最高速率為1mbit/s，中間的資料段是可以加速的，標稱可以達到5mbit/s，甚至更高。
二、更高效的資料段
對於汽車電子來說，對車輛動力系統、地盤以及主被動系統來說，加長的資料段避免了資料非必要的拆分，大大提公升了can幀的傳輸效率。
圖 2 can fd高效的資料段
三、更可靠的crc校驗和額外的控制位
在傳統的can 2.0中，由於填充規則會對crc產生干擾，在can fd中公升級了演算法，將填充位加入多項式的運算，主要作為格式檢查，考慮資料長度變化的區間很大，crc也根據區間會生成兩種校驗演算法，當幀長小於210位，使用crc_17，當幀長小於1023位，使用crc_21位演算法。
圖 3 可靠的crc校驗
另外在can fd中利用了部分保留標誌位，新增三種控制位，包括edl（是否是canfd幀）、brs（是否可變速率）以及esi（錯誤狀態），豐富幀內的有用資訊。
圖 4 新增控制位
接下來我們回到正題，公升級後的can fd到底能跑多快呢？直接講引數很膚淺的，我們要分析......那我們就用乙個問題開始，大家都知道can 2.0最高速率可以到1m，但是為什麼汽車電子高速can只跑到500k呢？
對於can匯流排的傳輸速率來講，傳輸距離和傳輸速率是成反比的，一般來說傳輸距離（m）=（50000/波特率kbps）*0.8，如圖 5所示。
圖5 傳輸距離和傳輸速率的關係。
那收發器和傳輸距離到底關係何在？剛才提到，收發器輸出是電平值，電平在傳輸的過程中難免衰減，線纜本身的阻抗和容抗無法避免，其次首尾終端電阻也是必要的，主要有兩個功能：
• 首尾120歐姆終端電阻，保證阻抗連續性（防止電訊號反射）；
• 放電作用；
針對終端電阻放電作用，我們下面從兩個層面分析：
• 電平傳輸層面分析
圖 6 can fd波形
我們先來看乙個canfd分解波形，其中是由顯隱性電平構成的，其中上公升沿是由can收發器晶元本身驅動的。當顯性電平轉變為**電平的時候，需要終端電阻放電，所以下降沿是我們的終端電阻放電的造成的。
圖 7 負載電阻與差分幅值的關係
如果下降沿緩慢是什麼原因導致？
• 檢查收發器外圍電路是否存在容性較大的器件（不影響電路正常工作的情況下拆除），重新測試波形是否正常；
• 檢查線纜的引數，每公尺容抗是否在正常範圍內，正常線纜電容在40-70pf/m，容抗太大，建議更換線纜；
• 增加終端電阻放電，建議採用專業裝置測試網路阻抗容抗做正確匹配。
圖8 canscope匯流排阻抗容抗測試
四、匯流排網路資料能否正確傳輸層面
阻抗太大，電壓幅值壓降太大，傳輸距離大大降低。現象就是在手牽手的網路拓撲中，當然差分輔幅值最好不要低於1.3v，防止在**擾的環境下，導致收發器無法識別或誤識別匯流排訊號。
容抗也是影響下降沿的重要因素，如果下降沿太緩慢會導致位寬拉長，導致收發器錯誤識別，導致0/1的翻轉，can匯流排是錯誤重發的機制，會一直重發，直到這一幀被正確接收。
圖 9 電容對下降沿的影響
同樣的我們回到阻抗和容抗的匹配是如何影響can fd的傳輸速率的呢，接下來我們用實測證明：
圖 10 穩定時間140ns
前面我也提到5m資料速率時，位時間是200ns,，實際傳輸過程中，一位時間包含了上公升沿、下降沿以及資料穩定時間，如圖 15所示，資料穩定時間按是140ns，那其中上公升沿和下降沿佔了60ns，理想情況下，上公升沿和下降沿完全對稱，其中上公升沿時間是30ns，按照邊沿極限值12%計算，實際算出來的位時間=30/（12/100）=250ns，那麼相對應的傳輸波特率就=1/250ns=4m波特率，所以實際5m波特率也就是在測試使用，如果按照7%的邊沿時間為安全值來計算，實際的位時間=30/（7/100）約等於42ns，相對應的傳輸波特率=1/42ns約等於2.3m，所以想要實際在工況下穩定可靠傳輸，資料端波特率在2m左右比較合理。
綜上所述，影響can fd到底能傳輸多快影響的因素非常多，也是我們大多數工程師在實際can匯流排開發的過程中會忽略的問題，如果需要can匯流排的相應的產品解決方案，隨時致電我們，期待與您的**和交流。
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