自1986 年博世（Bosch）首次在SAE 國際大會上展示CAN（Controller Area Network，控制器域網(wǎng)絡）通信方案以來,，這種高速,、可靠、易用的通信總線就一直被汽車產業(yè)所關注,，并得到了絕大多數(shù)整車廠和零部件廠的支持,。經過了20 多年的發(fā)展與沉淀,，CAN 通信目前已經成為車載網(wǎng)絡領域最成熟、應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 總線通信的一些關鍵特性使其非常適合車載網(wǎng)絡應用：
　?。?）差分信號可靠性高，抗干擾能力強,，且通信介質選擇靈活（雙絞線,、同軸電纜
　　或光纖）；
　?。?）通信速率最高可達1 Mbit/s（此時距離最長40 m）,；
　　（3）采用多主通信模式,，當總線空閑時,，任意節(jié)點均可以主動向網(wǎng)絡其他節(jié)點發(fā)送
　　信息；
　?。?）支持節(jié)點優(yōu)先級設定,，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)點都能接收到信息,，保證網(wǎng)絡內的數(shù)據(jù)一致性；
　?。?）支持完善的錯誤界定和處理機制,，出錯節(jié)點具有自動關閉退出總線的功能。
　　隨著人們對汽車的智能化要求越來越高,，汽車上裝配的電子控制單元也越來越多,，
　　CAN 總線通信也漸漸顯現(xiàn)出來一些不足：
　　（1）最高數(shù)據(jù)傳輸速率限制為1 Mbit/s,，車載領域實際使用速率最高為500 Kbit/s,，無
　　法滿足越來越高的數(shù)據(jù)吞吐量需求；
　?。?）每幀報文有效數(shù)據(jù)場為8 字節(jié),，僅占整幀報文信息不足50%；
　?。?）性能上難以應對Flexray,、Ethernet 等新型車載總線的威脅。
　　市場對提升CAN 總線性能的強烈需求使CAN-FD （Flexible Data rate）應運而生,，CANFD
　　發(fā)揚了CAN 的優(yōu)點,，并彌補了CAN 的不足，其主要特性如下：
　　（1）采用與CAN 通信相同的事件觸發(fā)模式,，軟件容易開發(fā)和移植,；
　　（2）最高數(shù)據(jù)傳輸速率達5Mbit/s,，更好地滿足要求高實時性,、高數(shù)據(jù)傳輸速率的應
　　用；
　?。?）每幀報文有效數(shù)據(jù)場為64 字節(jié),，占整幀報文信息超過70%；
　?。?）相比Flexray,、Ethernet 等新興總線成本更低。
　　CAN-FD 的技術特點及應用領域
　　CAN-FD 通過改變幀結構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)議的幀結構如圖3 所示。

圖2 CAN-FD 傳輸?shù)幕驹?/p>

圖3 CAN-FD 協(xié)議的幀結構

　　詩訊半導體（Spansion）近期發(fā)布的Cortex-R5 系列汽車級MCU 產品全系列支持CANFD
　　總線通信,。2014 年7 月,，詩訊半導體正式發(fā)布了集成CAN-FD 控制器的ARM Cortex-R5
　　S6J3310 系列產品。該產品的關鍵特性包括：ARM Cortex-R5 高性能32 位內核,，主頻高達
　　144 MHz,；最高集成2 路CAN-FD 通信，每路數(shù)據(jù)傳輸速率達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 評估板的CAN-FD 的技術特點和幀結構的實測波形,。

圖4 S6J3110 評估板的CAN-FD 的技術特點和幀結構的實測波形

CAN-FD 的主要應用領域包括：
　?。?）EOL（End-Of-Line）程序燒寫：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,。
　　（2）動力,、底盤和安全系統(tǒng),，以及身份認證：數(shù)據(jù)場支持長達64 字節(jié)，避免數(shù)據(jù)非
　　必要的拆分,。
　?。?）網(wǎng)關：提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速率達5 Mbit/s，提高了有效數(shù)據(jù)負載率。
　　CAN-FD 的設備,、工具廠商
　　在車載應用領域,，目前已有多家設備、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先。Vector 的工具體系
　　完整的支持CAN-FD 的開發(fā),、測試,、網(wǎng)絡分析等全部功能。另外,，其GL 系列總線記錄儀也
　　將在不遠的將來支持CAN-FD 協(xié)議,。
　　國內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,，其關鍵特性包括：支持4 通道,、模擬帶寬高達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)測量及24 種參數(shù)同時測量統(tǒng)計。