CAN FD升级要如何避免与CAN总线的冲突?

随着新能源汽车的发展，需要传输的数据量也逐渐增加，很多车厂都在考虑使用CAN FD来替代CAN实现数据量传输的提速。那么如何稳定地升级到CAN FD呢？本文为您解答。

一、CAN FD与CAN的主要区别

图1  CAN帧基本格式

图 2  CAN FD帧基本格式

如图1、图2所示分别是CAN帧和CAN FD帧的基本格式，区别主要分为两大点：

1. BRS（可变速率）

CAN FD的传输速率分为两个频段，从BRS位开始到CRC校验之前这一段是可变速率段，这一段的波特率可以进行加速，理论最高可达到5Mbit/s，而其他位置则和CAN2.0一样，最高速率可达到1Mbit/s。

2. 数据场长度增加BRS

CAN FD对数据场的长度做了扩充，从CAN的8字节增加到CAN FD的64字节。如图3所示，当DLC小于8字节时和CAN一样是线性增长，当大于8字节时是非线性增长。

图3  DLC编码方式

二、CAN FD的升级与CAN是否有冲突？

由于使用CAN FD网络时，需要ECU和CAN控制器、收发器均支持CAN FD通讯。所以当CAN网络中某些节点升级为CAN FD时，车辆上CAN与CAN FD处于共存的情况，因为普通的CAN节点无法正常解析CAN FD报文，节点就会一直报错，出现大量错误报文，导致总线通讯异常。

图 4  CAN与CAN FD报文的波形对比

如图三所示，可以看到CAN FD的传输速率是5Mbit/s，而CAN的传输速率为500Kbit/s，我们在平常使用上位机软件解析CAN报文的时候需要设置对应的波特率，否则报文就无法解析。那么用一种简单的方式来理解，对于CAN节点来说，它的波特率是500K，那么5M的波特率与它不匹配，所以不能被正常解析，该节点就会报错，导致CAN FD报文一直无法正常发送，干扰总线的正常运行。

三、CAN FD升级的解决方案

针对CAN FD升级的情况，一般有三种解决方案。

1. CAN节点忽略CAN FD报文

支持CAN2.0的ECU忽略CAN FD报文，不对其进行识别，这样虽然无法对CAN FD报文进行解析处理，但是也不会将其识别为错误帧，总线可以保证正常通讯。因为CAN FD是向下兼容CAN的，所以所有的CAN节点和CAN FD节点对于CAN报文都可以正常通讯，但是CAN FD的报文只能在支持CAN FD的ECU之间进行传输。由于只能保证CAN FD节点可以正常接收所有类型的CAN报文，CAN节点无法接收解析CAN FD报文，所以该解决方案仅可作为临时使用。

2. 全部节点升级为CAN FD

将所有网络上所有的节点都替换成CAN FD，由于CAN FD可以向下兼容CAN，此时的网络既可以进行CAN报文收发也可以进行CAN FD报文收发。但是由于整体网络全部更新替换，成本较高，所以使用率很低。

3. 利用CAN网桥进行CAN FD与CAN的转换

在原有的CAN网络上通过CAN网桥与新的CAN FD节点进行连接，将传统的CAN总线网络通过协议转换与CAN FD网络进行融合，快速实现CAN设备的升级。工作原理如图5所示，当接收到CAN FD报文的时候，CAN网桥会采用直转、合并、拆分三种方式实现传统CAN的8字节长度和CAN FD的64字节长度的互相转换，无损还原原有数据。

总结：

对于CAN FD的升级，如果不是全部节点都进行升级，那么为了避免与CAN总线的冲突，相对来说，使用CAN网桥作为转换来完成是更好的方法。工程师可以不用在意如何完成CAN与CAN FD报文之间的转换，可以将工作重心放到产品功能的实现上，这样对于产品的快速更迭，抢占市场会更加有帮助。