CAN通信方案在1986年的SAE大会上， 由Bosch首次提出，由于其可靠性及强兼容性被主流OEM采用。但近年自动驾驶，电动汽车技术的快速突破，不断对传统CAN总线系统发起了挑战。
最近工作上需要也在学习，遂对CAN-FD做了个简单的梳理与总结，供与大家参考。
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CAN-FD背景
传统CAN总线最高传输速率为1Mbit/s，车载领域实际使用速率最高却仅为500 Kbit/s，已然满足不了越来越高的数据吞吐量需求，因而CAN方案的瓶颈逐步凸显，尤其未来更多的ECU搭载终会导致总线负载率持续增加导致网络拥堵。
在2011年，为满足带宽与可靠性需求，依然是由Bosch发布了CAN-FD（CAN With Flexible Data-Rate）方案，它因继承了传统CAN总线主要特性，如使用改动较小的物理层，双线串行通讯协议，基于非破坏性仲裁技术，分布式实时控制，可靠的错误处理和检测机制等，并对带宽及数据长度做了优化，而被视为是下一代主流汽车总线系统。
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CAN-FD主要特点
相对于传统CAN线系统，CAN-FD的明显优势有以下几点：
传输速率更快
CAN FD全称是Flexible Data-Rate，意为帧报文中数据段波特率可变的特性，即仲裁段和数据控制段使用标准的通信波特率，而传输数据段时就会切换到更高的通信波特率，数据传输率可大于1Mbit/s，5Mbit/s，甚至更高。
有效数据场更长
相对于传统CAN报文有效数据场的8 字节，CAN FD对有效数据场长度作了很大的扩充，数据场长度最大可达到64bytes，当数据长度码DLC小于等于8时与原CAN总线一致，大于8时为非线性增长，大大提高帧报文中的有效数据，意味着CAN FD具有更高有效传输负载。如原本对于PEPS模块的身份认证上，原本需要多条CAN报文进行校验，现在只需一条长帧报文即可完成。
优化了CRC校验场
在传统的CAN系统中，使用位填充的方式来保持通信同步。但这种方式会造成对CRC，即循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check)的干扰，导致错帧漏检。
CAN FD为此在CRC算法上进行了优化与修改，将填充位加入到差错校验码中进行计算，也就是CRC以包含了填充位位流进行计算。确定从第一个填充位开始，序列中每4位就插入一个填充位用以分割，且该填充位就是上一位的反码。
当进行格式检查时，若填充位不是上一位的反码，就及时报错处理。而针对不同的数据场长度值，CAN FD会选择两种新BCH型CRC多项式。
控制场增加控制位
CAN FD在帧报文的控制场中添加了EDL,BRS以及ESI三位，分别用于以下数据表示：
EDL（Extended Data Length）用于区分是否为CAN-FD帧：
1. 隐性： 表示为CAN-FD 报文，并采用新的DLC编码和CRC算法。
2. 显性： 表示为CAN报文
BRS（Bit Rate Switch）为位速率转换开关，用于切换Data-Phase的速率：
1. 隐性：转换可变速率
2. 显性：不转换速率
ESI（Error State Indicator）为错误状态指示位：
1. 隐性：发送节点处于被动错误状态（Error Passive）
2. 显性：发送节点处于主动错误状态（Error Active）
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CAN-FD应用领域
针对对现有CAN系统的转换，目前主流有以下规则用于兼容CAN与CAN-FD：
1. 在一个系统中使用分离的两个硬件通道
2. 在统一平台下，保留原有CAN处理器。改进CAN收发器
3. 当使用CAN-FD通信时，休眠CAN节点
CAN-FD的引入对整车程序刷新速率有了较大影响，如原本CAN数据的传输速率为500Kbit/s，这对模块的数据FLASH也是瓶颈作用，而CAN-FD的速率提升至5Mbit/s，达到了约10倍的提升。
对于Gateway，数据传输速率的提升大大提高了数据负载率。在未来，完全可以利用好网关对各子网之间的信息交互，实现网关控制多路控制器的同时刷新。
对车辆如动力系统，底盘、主被动安全及Cyber Security等系统，加长到64bytes的有效数据场避免了数据非必要的拆分。
最后包括自动驾驶、新能源汽车等技术在内的未来汽车应用中，车辆将会搭载越来越多的超声波、雷达等传感器，如何将采集的数据高速、可靠并稳定接入到车载网络系统中，成为了亟待考虑的问题，CAN-FD的出现无疑是突破了现有CAN系统的瓶颈。
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