自1986 年博世（Bosch）首次在SAE 國(guó)際大會(huì)上展示CAN（Controller Area Network，控制器域網(wǎng)絡(luò)）通信方案以來(lái)，這種高速、可靠、易用的通信總線就一直被汽車(chē)產(chǎn)業(yè)所關(guān)注，并得到了絕大多數(shù)整車(chē)廠和零部件廠的支持。經(jīng)過(guò)了20 多年的發(fā)展與沉淀，CAN 通信目前已經(jīng)成為車(chē)載網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域最成熟、應(yīng)用最廣泛的通信總線之一（CAN 的發(fā)展歷程如圖
1 所示）。

圖1 CAN 通信方案的發(fā)展歷程

       CAN 總線通信的一些關(guān)鍵特性使其非常適合車(chē)載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：
　　（1）差分信號(hào)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，且通信介質(zhì)選擇靈活（雙絞線、同軸電纜
　　或光纖）；
　?。?）通信速率最高可達(dá)1 Mbit/s（此時(shí)距離最長(zhǎng)40 m）；
　?。?）采用多主通信模式，當(dāng)總線空閑時(shí)，任意節(jié)點(diǎn)均可以主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送
　　信息；
　?。?）支持節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)設(shè)定，并采用非破壞性逐位仲裁規(guī)則解決潛在數(shù)據(jù)發(fā)送沖突；

（5）信息以廣播式發(fā)送，所有節(jié)點(diǎn)都能接收到信息，保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)一致性；
　?。?）支持完善的錯(cuò)誤界定和處理機(jī)制，出錯(cuò)節(jié)點(diǎn)具有自動(dòng)關(guān)閉退出總線的功能。
　　隨著人們對(duì)汽車(chē)的智能化要求越來(lái)越高，汽車(chē)上裝配的電子控制單元也越來(lái)越多，
　　CAN 總線通信也漸漸顯現(xiàn)出來(lái)一些不足：
　?。?）最高數(shù)據(jù)傳輸速率限制為1 Mbit/s，車(chē)載領(lǐng)域?qū)嶋H使用速率最高為500 Kbit/s，無(wú)
　　法滿足越來(lái)越高的數(shù)據(jù)吞吐量需求；
　?。?）每幀報(bào)文有效數(shù)據(jù)場(chǎng)為8 字節(jié)，僅占整幀報(bào)文信息不足50%；
　?。?）性能上難以應(yīng)對(duì)Flexray、Ethernet 等新型車(chē)載總線的威脅。
　　市場(chǎng)對(duì)提升CAN 總線性能的強(qiáng)烈需求使CAN-FD （Flexible Data rate）應(yīng)運(yùn)而生，CANFD
　　發(fā)揚(yáng)了CAN 的優(yōu)點(diǎn)，并彌補(bǔ)了CAN 的不足，其主要特性如下：
　?。?）采用與CAN 通信相同的事件觸發(fā)模式，軟件容易開(kāi)發(fā)和移植；
　?。?）最高數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)5Mbit/s，更好地滿足要求高實(shí)時(shí)性、高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)
　　用；
　?。?）每幀報(bào)文有效數(shù)據(jù)場(chǎng)為64 字節(jié)，占整幀報(bào)文信息超過(guò)70%；
　?。?）相比Flexray、Ethernet 等新興總線成本更低。
　　CAN-FD 的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域
　　CAN-FD 通過(guò)改變幀結(jié)構(gòu)和提高位速率等方法成功的把數(shù)據(jù)傳輸速率提高到了5Mbit/s，
　　其基本原理如圖2 所示。CAN-FD 協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖2 CAN-FD 傳輸?shù)幕驹?/p>

圖3 CAN-FD 協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)

　　詩(shī)訊半導(dǎo)體（Spansion）近期發(fā)布的Cortex-R5 系列汽車(chē)級(jí)MCU 產(chǎn)品全系列支持CANFD
　　總線通信。2014 年7 月，詩(shī)訊半導(dǎo)體正式發(fā)布了集成CAN-FD 控制器的ARM Cortex-R5
　　S6J3310 系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品的關(guān)鍵特性包括：ARM Cortex-R5 高性能32 位內(nèi)核，主頻高達(dá)
　　144 MHz；最高集成2 路CAN-FD 通信，每路數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)5 Mbit/s；支持SHE（Secure
　　Hardware Extension）加密功能；支持更新的低功耗功能，如部分喚醒等；支持AutoSAR。
　　圖4 展示了S6J3110 評(píng)估板的CAN-FD 的技術(shù)特點(diǎn)和幀結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)波形。

圖4 S6J3110 評(píng)估板的CAN-FD 的技術(shù)特點(diǎn)和幀結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)波形

CAN-FD 的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：
　　（1）EOL（End-Of-Line）程序燒寫(xiě)：CAN 數(shù)據(jù)傳輸速率為500 Kbit/s；CAN-FD 數(shù)據(jù)傳
　　輸速率為5 Mbit/s，約10 倍于CAN 傳輸速率。
　?。?）動(dòng)力、底盤(pán)和安全系統(tǒng)，以及身份認(rèn)證：數(shù)據(jù)場(chǎng)支持長(zhǎng)達(dá)64 字節(jié)，避免數(shù)據(jù)非
　　必要的拆分。
　?。?）網(wǎng)關(guān)：提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)5 Mbit/s，提高了有效數(shù)據(jù)負(fù)載率。
　　CAN-FD 的設(shè)備、工具廠商
　　在車(chē)載應(yīng)用領(lǐng)域，目前已有多家設(shè)備、工具廠商支持CAN-FD 總線協(xié)議，如維克多
　?。╒ector）、羅德與施瓦茨（R&S）和周立功（ZLG）等。
　　國(guó)外廠商以維克多為代表，其在工具體系的完整性方面更為領(lǐng)先。Vector 的工具體系
　　完整的支持CAN-FD 的開(kāi)發(fā)、測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)分析等全部功能。另外，其GL 系列總線記錄儀也
　　將在不遠(yuǎn)的將來(lái)支持CAN-FD 協(xié)議。
　　國(guó)內(nèi)廠商以周立功為代表，其最新推出的四通道ZDS2024 示波器可以很好的支持
　　CAN-FD 協(xié)議，其關(guān)鍵特性包括：支持4 通道、模擬帶寬高達(dá)200MHz、采樣率每通道均為
　　1GSa/s、21 種協(xié)議觸發(fā)及解碼、51 種參數(shù)測(cè)量及24 種參數(shù)同時(shí)測(cè)量統(tǒng)計(jì)。