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如何實現CAN與CANFD的總線橋接?

作者:時間:2019-12-13來源:電子產品世界收藏

摘要:CANFD節點如何與經典CAN總線正常通信呢?本文為您介紹CANFD與經典CAN快速融合的思路與方法。

本文引用地址:http://www.954562.live/article/201912/408173.htm

一、CANFD的來源

隨著汽車電子行業的快速發展,越來越多的安全輔助ECU、影音娛樂ECU加入到車身總線中,這就對CAN總線數據傳送速率提出了更高的要求。基于市場需求,更高傳輸速率,更多數據載荷的CANFD應運而生。

相比于經典CAN,CANFD有兩個顯著特點:

一是可變速率,CAN FD的傳輸速率分為兩個頻段,從BRS位開始到CRC校驗之前這一段是可變速率段,這一段的波特率可以進行加速,理論最高可達到5Mbit/s,而其他位置則和CAN2.0一樣,最高速率可達到1Mbit/s;

二是數據場長度增加,CAN FD對數據場的長度做了擴充,從CAN的8字節增加到CAN FD的64字節。

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圖1 CANFD的提速與擴容

二、兼容性問題

從經典CAN升級到CANFD需要更換哪些硬件呢?硬件更換包括兩部分:其一,CAN收發器,通信速率需要從滿足1Mbit/s提升到滿足5Mbit/s;其二,CAN控制器,鏈路層協議需完全按照CANFD設計,對于CAN控制包含在微控制器內的節點,則需要更換MCU。

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圖2 CAN與CANFD的鏈路層對比

雖然CANFD設計時考慮到向下兼容,但鏈路層的根本改變使我們不得不面臨以下問題:經典CAN節點發送的CAN幀能被CANFD節點識別,但CANFD節點發送的CANFD幀不能被經典CAN節點識別,甚至被經典CAN判定為錯誤幀導致總線嚴重錯誤。

三、 解決思路

解決CANFD與經典CAN兼容性的方法有兩種,一是將所有經典CAN節點全部升級為CANFD,二是在經典CAN網絡與CANFD網絡間加入合適的橋接器。顯然,設備的更新換代不能一蹴而就,方法一必然帶來成本激增,因此方法二將是短期內最優解決方案。

CANFD網橋的設計思路是當接收到CAN FD報文時采用直轉、合并、拆分三種方式實現傳統CAN的8字節長度和CAN FD的64字節長度的互相轉換,無損還原原有數據。

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圖3 CANFD橋接方法

四、 CANFD網橋

CANFDBridge 作為 CAN(FD)智能網橋,支持ISO標準CANFD與Bosch CANFD標準,支持 CAN 轉 CAN、CAN 轉CANFD、CANFD轉 CAN、CANFD轉CANFD 等報文默認轉換處理。除此之外,還提供幀映射、合并和拆分等特殊轉換處理。用戶可自由設定 CAN(FD)報文的轉發映射、組包拆包等規則,滿足自身應用需求。

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圖4 工業級CANFD網橋CANFDBridge

1、每通道獨立的控制器類型設置、CANFD標準設置

每個通道都支持設置控制器類型,如圖5所示。當選擇類型為 CAN 時,只能收發 CAN報文。用戶可將接到 CAN 總線的端口控制器類型設置為 CAN,可防止 CANFD 報文轉發到CAN 總線。當選擇類型為 CANFD 時, CAN 報文和 CANFD 報文都可以收發。

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圖5 控制器類型

每個通道支持設置 CANFD 協議標準,如圖6所示。支持 ISO 標準和 Non-ISO 標準。

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圖6 CANFD協議

2、幀類型高級設置

可設置 CAN轉CANFD或CAN、CANFD轉CANFD或CAN,當在 CAN→CAN、 CANFD→CANFD 時不改變幀數據。當使用勾選“填充”功能后,CAN 報文數據長度等于 8 字節時,會用填充數據將 CANFD報文填充至設置的 CANFD 報文數據長度,當 CAN 幀數據長度為 0~7 時填充無效, 轉換后的 CANFD 幀數據長度與 CAN 幀數據長度一樣;

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圖7 轉換設置

3、數據合并

合并功能用于將多個 CAN 報文合并后轉換為 CANFD 報文。設置如圖8所示, 此設置使 CAN0 將 ID 為 0x01、 0x02、 0x03 的三個數據長度為8 的標準 CAN 幀合并成 ID 為 0x123,數據長度為 24 的 CANFD 標準幀。

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圖8 經典CAN數據合并CANFD

4、數據拆分

拆分功能用于將 CANFD 報文拆分成多個 CAN 報文發送,設備最多支持設置 64 條拆分規則, 每條規則指定待拆分 CANFD 的幀 ID、幀類型及幀長度。如圖9所示設置,此設置將 ID 為 0xF1,長度為 64 字節的 CANFD 標準幀拆分為 8個數據長度為 8 字節的 CAN 標準幀, ID 分別為 0x00~0x07。

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圖9 CANFD拆分為經典CAN幀

5、可靠性保證

為保證數據幀轉換的可靠性,CANFDBridge提供失敗回送設置。設置使能后 CANFDBridge 轉發失敗時,會發送指定幀來告知發送方轉發失敗。示意圖如圖10所示。

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圖10 失敗回送機制

CAN與CANFD的橋接依靠CANFDBridge靈活的配置實現,更多應用細節請參閱相關產品手冊。



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