canfd标准帧的id段及相关特性

CAN FD（控制器局域网络灵活数据速率）是一种用于车辆和工业自动化中的通信协议，它是对原始CAN协议的扩展。CAN FD的主要优势是能够传输更大的数据负载，同时保持与原始CAN协议的向后兼容性。

1. CAN协议简介

在深入了解CAN FD之前，让我们先回顾一下CAN协议的基本原理。CAN是一种基于消息的通信协议，它允许多个设备在没有中央控制单元的情况下相互通信。CAN协议的核心是其数据帧结构，它包括标识符（ID）和数据字段。

1.1 CAN标准帧结构

标准的CAN帧由以下部分组成：

• 起始位 ：表示帧的开始。
• 仲裁段 ：包含11位标识符，用于确定发送消息的优先级。
• 控制段 ：包含6位，其中包含远程传输请求（RTR）和数据长度代码（DLC）。
• 数据段 ：最多可以包含8个字节的数据。
• CRC段 ：用于错误检测。
• 应答段 ：接收设备发送应答信号。
• 结束位 ：表示帧的结束。

2. CAN FD的引入

随着技术的发展，原始CAN协议的数据传输能力逐渐不能满足日益增长的需求。因此，CAN FD被引入以提供更高的数据传输速率和更大的数据负载。

2.1 CAN FD的主要特点

• 更高的数据速率 ：CAN FD允许在总线上实现更高的数据传输速率，最高可达8 Mbps。
• 更大的数据负载 ：CAN FD的数据段可以包含最多64个字节的数据，而标准CAN只有8个字节。
• 向后兼容性 ：CAN FD帧可以被标准CAN节点正确解析，只要它们不尝试解析扩展的数据段。

3. CAN FD标准帧的ID段

在CAN FD协议中，ID段的扩展是其关键特性之一。让我们详细探讨这一部分。

3.1 ID段的结构

CAN FD帧的ID段由29位组成，这比标准CAN的11位ID段要长得多。这29位ID段被分为两部分：

• 基本ID ：前11位，与标准CAN的ID段相同。
• 扩展ID ：接下来的18位，为CAN FD协议所独有。

3.2 基本ID和扩展ID的作用

• 基本ID ：用于在CAN网络中标识消息的类型。它与标准CAN协议中的ID段功能相同。
• 扩展ID ：提供了额外的标识符位，允许在CAN FD网络中区分更多的消息类型。

3.3 ID段的优先级

在CAN FD协议中，ID段的优先级由基本ID和扩展ID共同决定。在仲裁过程中，ID段的最低有效位（即基本ID的最低位）具有最高的优先级。这意味着，如果两个消息的基本ID相同，它们的扩展ID将被用于确定优先级。

4. CAN FD帧的其他部分

除了ID段之外，CAN FD帧还包括其他几个关键部分，它们与标准CAN帧有所不同。

4.1 控制段

CAN FD帧的控制段由8位组成，而不是标准CAN的6位。这8位包括：

• 远程传输请求（RTR） ：1位，用于指示消息是否为远程请求。
• 数据长度代码（DLC） ：4位，用于指示数据段的长度。
• FDF（Flexible Data Rate Format） ：1位，用于指示是否使用了CAN FD格式。
• BRS（Bit Rate Switching） ：1位，用于指示是否在数据段使用了更高的数据速率。
• ESI（Error State Indicator） ：1位，用于指示发送节点的错误状态。

4.2 数据段

CAN FD帧的数据段最多可以包含64个字节的数据，这比标准CAN的8个字节要大得多。数据段的长度由DLC字段指定。

4.3 CRC段

CAN FD帧的CRC段用于错误检测，它的长度与标准CAN相同，为15位。然而，CAN FD协议使用了一种不同的CRC算法，以适应更大的数据负载。

4.4 应答段

CAN FD帧的应答段与标准CAN相同，用于接收设备发送应答信号。