在汽车领域，随着自动驾驶技术的发展以及消费者对ADAS和人机交互需求的增加，对系统带宽提出了更高的要求，而传统CAN总线由于带宽的限制难以满足这种需求。基于这种需求，BOSCH公司推出了CAN FD总线，本文对这种总线技术进行介绍，并分析了CAN FD总线与传统CAN总线的区别。

1. CAN FD主要特点

传统的CAN总线采用双线串行通讯协议，基于非破坏性总线竞争，分布式实时控制，可靠的错误处理和检测机制使CAN总线有很高的安全性，但CAN总线带宽（1Mbps）和数据场长度（8字节）制约了其传输能力。因此CAN FD主要在带宽和数据场长度两方面进行了改进：

1.1可变位速率

CAN FD采用两种位速率：从控制场中的BRS位到ACK场之前（含CRC分界符）为可变速率，其余部分为传统CAN总线速率。

从图中看出，在报文仲裁段采用标准CAN位速率，在数据段采用高速率通信，目前已有器件支持最高达8Mbps的波特率。

1.2可变的数据段长度

CAN FD对数据段长度进行了扩充，最高可支持64字节，大大提高了总线效率。需要指出的是，CAN FD数据帧采用了新的DLC编码方式，在数据场长度为0-8个字节时，采用线性规则，数据场长度为12-64个字节时，使用非线性编码。

2. CAN FD帧结构

与普通CAN报文相同，CAN FD报文具有帧起始、仲裁段、控制段、数据域、CRC域、ACK域、帧结束共七个域。

2.1帧起始

CAN FD与CAN使用相同的SOF标志位来开始报文的传输。帧起始由单个显性位构成，标志着报文的开始，并在总线上起着同步作用。

2.2仲裁段

CAN FD取消了对远程帧的支持，用RRS位替换了RTR位，为常显性。IDE位仍为标准帧和扩展帧标志位，如果标准帧与扩展帧具有相同的前11位ID，那么标准帧将会由于IDE位为0而优先获得总线使用权。

2.3控制段

在控制域中，CAN FD与CAN有着相同的IDE，res，DLC位。同时增加了三个控制位FDF、BRS、ESI。

FDF：原CAN数据帧中的保留位r。FDF常为隐性，表示为CAN FD 报文。

BRS：位速率转换开关，当BRS为显性位时数据段的位速率与仲裁段的位速率一致，当BRS为隐性位时数据段的位速率高于仲裁段的位速率。

ESI：错误状态指示，主动错误时发送显性位，被动错误时发送隐性位。

2.4数据段

CAN FD不仅能支持传统的0-8字节报文,同时最大还能支持12, 16, 20, 24, 32, 48, 64字节。

2.5 CRC

CAN FD对CRC算法作了改变，即CRC以含填充位的位流进行计算。在校验和部分为避免再有连续位超过6个，确定在第1位以及以后每4位添加1个填充位分割，这个填充位的值是上一位的反码，作为格式检查，如果填充位不是上一位的反码，就按出错处理。

2.6 ACK和帧结束

CAN FD中可接受2个位时间有效的ACK，允许1个额外的位时间来补偿收发器相移和传播延迟。帧结束由连续7个隐性位来表示。

总结

本文简要介绍了CAN FD与传统CAN的区别以及CAN FD的帧结构。CAN FD继承了CAN总线的主要特性，提高了CAN总线的网络通信带宽，改善了错误帧漏检率，同时保持系统大部分软硬件特别是物理层不变，可以较小的代价对传统CAN网络进行升级。