CAN和CAN FD组网思考

搞汽车电子，尤其底层软件开发，不能乍见之欢，“熬”的住，方得“自由”。单丝不成线，大家一起搞，可以走的更远。——开心果 Need Car

目前，整车的网络拓扑中，CAN FD的使用已经非常普遍。当然，带来的问题也非常的多。CAN FD在设计之初，就考虑了向后兼容Classic CAN，以便于CAN FD报文和经典CAN报文在同一个局域网内共存。然而，具体到工程的实现，很多细节还需要开发人员把控，确保网络通信的鲁棒性。本文，从经典CAN和CAN FD组网的角度讨论如下几个问题：

1、经典CAN网络加入CAN FD节点，需要注意什么？

2、CAN和CAN FD的ID可以相同吗？

3、采样点对通信的影响

1、经典CAN网络加入CAN FD节点，需要注意什么？

当整车电子电器架构由原有的经典CAN网络拓扑升级到支持CAN FD的网络拓扑时，节点的软/硬件均需要有所改变。CAN的网络拓扑升级如下所示：

（一）硬件改变

当经典CAN节点升级到CAN FD节点时，需要考虑Transceiver和Controller的选型。

Transceiver选型：

因为CAN FD的数据段支持更高的通信速率（eg：2000Kbps），意味着Transceiver可以进行更快的数(Digital)/模(Analog)信号的转换，所以，如果要支持CAN FD报文，对于CAN FD节点，Transceiver选型中，要选择支持CAN FD的收发器。eg：TLE6250（不支持CAN FD），不能选用，NXP TJA1145（支持CAN FD），可以选用。

Controller选型：

一般，CAN Module（主要指CAN Controller）集成在主芯片中，所以，选择主芯片时，需要选择支持CAN FD通信的芯片。就目前常用的主流芯片（eg：英飞凌、瑞萨、ST等），几乎都支持CAN FD通信。

网络拓扑增加CAN FD节点，不能仅增加一个CAN FD节点，如果仅增加一个CAN FD节点，意味着这个CAN FD节点发送的CAN FD报文，没有对应的接收节点，也就会造成No Ack错误，总线上出现错误帧，如下所示：

所以，支持CAN FD报文的网络，需要至少两个通信CAN FD节点。

CAN和CAN FD的组网通信如下所示：

（二）软件改变

如果CAN的网络拓扑中，增加了CAN FD节点，需要Classic CAN节点设置CAN ID的过滤功能，否则，Classic CAN节点会将CAN FD报文数据段按照500Kbps速率采样，进而可能造成数据采样错误，发送错误帧，影响总线通信。关于CAN采样原理，可以参考前文《CAN通信基础：采样原理》。

如何理解过滤？为了降低CPU的负载，在开发中，会对总线报文进行过滤（Filter）设置，即：节点只接收需要的报文，忽略非相关报文。具体的操作可以参考芯片手册说明，如下（Aurix手册）示意：

如上图，过滤的实质是将与节点不相关的报文丢弃，只有数据相关才放入接收缓冲区，也就是邮箱（Mailbox）。

注意：上图的过滤，从ID开始过滤，如果ID不同，则ID之后的数据，节点不在接收。

2、CAN和CAN FD的ID可以相同吗？

答：可以。在11898的规范中，CAN和CAN FD报文格式不同，如下所示：

所以，即使ID（IDentifier）相同，CAN和CAN FD报文也不是相同的报文。所以，两者可以在一个网段内共存，且不会影响对应节点的接收，示意如下：

提示：由于Classic CAN的FDF位为显性（0），CAN FD报文的FDF位为隐性（1），因此，在CAN仲裁过程中，当CAN和CAN FD的ID相同时，根据"线与"规则，CAN报文优先抢占总线使用权。关于CAN的仲裁原理，可以参考前文《CAN总线仲裁原理》。

3、采样点对通信速率的影响

CAN通信质量的好/坏，需要合理的采样点保证。不管是CAN或者CAN FD，开发或者测试中，要严格按照需求设置采样点，否则，可能导致节点发送错误帧，影响总线通信。

举例：

在CANoe中设置仲裁段采样点为65%，通信质量如下所示：

在CANoe中设置仲裁段采样点为95%，通信质量如下所示：