CAN FD的波特率到底能跑多快？
本文导读
众所周知can fd是can 2.0的升级协议，也是汽车电子行业未来发展的主要趋势，那can fd到底能跑多快呢？ 众所周知，can fd是基于can 2.0的升级版协议，为了满足汽车电子日益增长的高带宽和高传输速率的要求，can fd主要升级了以下几个方面：
1、更高的传输波特率
图1 可变数据段波特率结构
can fd速率包含两个段的速率，其中仲裁段和ack段沿用can2.0的规范，最高速率为1mbit/s，中间的数据段是可以加速的，标称可以达到5mbit/s，甚至更高。
2、更高效的数据段
对于汽车电子来说，对车辆动力系统、底盘以及主被动系统来说，加长的数据段避免了数据非必要的拆分，大大提升了can帧的传输效率。
图2 can fd高效的数据段
3、更可靠的crc校验和额外的控制位
在传统的can 2.0中，由于填充规则会对crc产生干扰，在can fd中升级了算法，将填充位加入多项式的运算，主要作为格式检查，考虑数据长度变化的区间很大，crc也根据区间会生成两种校验算法，当帧长小于210位，使用crc_17，当帧长小于1023位，使用crc_21位算法。
图3 可靠的crc校验
另外在can fd中利用了部分保留标志位，新增三种控制位，包括edl（是否是can fd帧）、brs（是否可变速率）以及esi（错误状态），丰富帧内的有用信息。
图4 新增控制位
接下来我们回到正题，升级后的can fd到底能跑多快呢？那就用一个问题开始，大家都知道can 2.0最高速率可以到1m，但是为什么汽车电子高速can只跑到500k呢？
对于can总线的传输速率来讲，传输距离和传输速率是成反比的，一般来说传输距离（m）=（50000/波特率kbps）*0.8，如图5所示。
图5 传输距离和传输速率的关系
实际在总线传输的过程中，只有在实际应用环境下稳定传输才是重中之重，所以1m波特率在汽车电子会很难，接下来就如何实现高速率的稳定传输因素做以下浅析。
首先是can收发器，收发器的功能是将逻辑值转换为电平值，但电平在传输的过程中难免衰减，传输线缆本身的阻抗和容抗无法避免，尤其是首位终端电阻（基于手牵手拓扑），主要有两个功能：
首尾120欧姆终端电阻，保证阻抗连续性（防止电信号反射）；
放电作用。
针对终端电阻放电作用，我们下面从两个层面分析：
一、电平传输层面分析
图6 can fd波形
我们先来看一个can fd分解波形，其中是由显隐性电平构成的，其中上升沿是由can收发器芯片本身驱动的。当显性电平转变为隐形电平的时候，需要终端电阻放电，所以下降沿是我们的终端电阻放电的造成的。
图7 负载电阻与差分幅值的关系
如果下降沿缓慢是什么原因导致？
1、检查收发器外围电路是否存在容性较大的器件（不影响电路正常工作的情况下拆除），重新测试波形是否正常；
2、检查线缆的参数，每米容抗是否在正常范围内，正常线缆电容在40-70pf/m，容抗太大，建议更换线缆；
3、增加终端电阻放电，建议采用专业设备测试网络阻抗容抗做正确匹配。
图8 canscope总线阻抗容抗测试
二、总线网络数据能否正确传输层面
阻抗太大，电压幅值压降太大，传输距离大大降低。现象就是在手牵手的网络拓扑中，当然差分幅值最好不要低于1.3v，防止在强干扰的环境下，导致收发器无法识别或误识别总线信号。
容抗也是影响下降沿的重要因素，如果下降沿太缓慢会导致位宽拉长，导致收发器错误识别，导致0/1的翻转，can总线是错误重发的机制，会一直重发，直到这一帧被正确接收。
图9 电容对下降沿的影响
同样的我们回到阻抗和容抗的匹配是如何影响can fd的传输速率的呢，接下来我们用实测证明：
图10 稳定时间140ns
前面我也提到5m数据速率时，位时间是200ns，实际传输过程中，一位时间包含了上升沿、下降沿以及数据稳定时间，如图10所示，数据稳定时间按是140ns，那其中上升沿和下降沿占了60ns，理想情况下，上升沿和下降沿完全对称，其中上升沿时间是30ns，按照边沿极限值12%计算，实际算出来的位时间=30/（12/100）=250ns，那么相对应的传输波特率就=1/250ns=4m波特率，所以实际5m波特率也就是在测试使用，如果按照7%的边沿时间为安全值来计算，实际的位时间=30/（7/100）约等于42ns，相对应的传输波特率=1/42ns约等于2.3m，所以想要实际在工况下稳定可靠传输，数据端波特率在2m左右比较合理。
综上所述，影响can fd到底能传输多快影响的因素非常多，也是我们大多数工程师在实际can总线开发的过程中会忽略的问题，如果需要can总线的相应产品解决方案，欢迎添加微信号：zlgmcu-888，期待与您的探讨和交流。
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基于功率放大器的声频定向扬声器系统
如何通过调整晶体管的输入和输出增大放大器的增益
数字化医院发展的三个阶段分析
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基于XCV200/300PQFP240和TMS320C40实现背板开发设计
仪器仪表故障解决方法及维修保养建议
基于RFID的自动报站系统设计
细谈柔性显示 国内厂商有望弯道超车
EPIH压力传感器应力波技术特点
盘点新光源技术的市场现状及应用
众所周知can fd是can 2.0的升级协议，也是汽车电子行业未来发展的主要趋势，那can fd到底能跑多快呢？ 众所周知，can fd是基于can 2.0的升级版协议，为了满足汽车电子日益增长的高带宽和高传输速率的要求，can fd主要升级了以下几个方面：
1、更高的传输波特率
图1 可变数据段波特率结构
can fd速率包含两个段的速率，其中仲裁段和ack段沿用can2.0的规范，最高速率为1mbit/s，中间的数据段是可以加速的，标称可以达到5mbit/s，甚至更高。
2、更高效的数据段
对于汽车电子来说，对车辆动力系统、底盘以及主被动系统来说，加长的数据段避免了数据非必要的拆分，大大提升了can帧的传输效率。
图2 can fd高效的数据段
3、更可靠的crc校验和额外的控制位
在传统的can 2.0中，由于填充规则会对crc产生干扰，在can fd中升级了算法，将填充位加入多项式的运算，主要作为格式检查，考虑数据长度变化的区间很大，crc也根据区间会生成两种校验算法，当帧长小于210位，使用crc_17，当帧长小于1023位，使用crc_21位算法。
图3 可靠的crc校验
另外在can fd中利用了部分保留标志位，新增三种控制位，包括edl（是否是can fd帧）、brs（是否可变速率）以及esi（错误状态），丰富帧内的有用信息。
图4 新增控制位
接下来我们回到正题，升级后的can fd到底能跑多快呢？那就用一个问题开始，大家都知道can 2.0最高速率可以到1m，但是为什么汽车电子高速can只跑到500k呢？
对于can总线的传输速率来讲，传输距离和传输速率是成反比的，一般来说传输距离（m）=（50000/波特率kbps）*0.8，如图5所示。
图5 传输距离和传输速率的关系
实际在总线传输的过程中，只有在实际应用环境下稳定传输才是重中之重，所以1m波特率在汽车电子会很难，接下来就如何实现高速率的稳定传输因素做以下浅析。
首先是can收发器，收发器的功能是将逻辑值转换为电平值，但电平在传输的过程中难免衰减，传输线缆本身的阻抗和容抗无法避免，尤其是首位终端电阻（基于手牵手拓扑），主要有两个功能：
首尾120欧姆终端电阻，保证阻抗连续性（防止电信号反射）；
放电作用。
针对终端电阻放电作用，我们下面从两个层面分析：
一、电平传输层面分析
图6 can fd波形
我们先来看一个can fd分解波形，其中是由显隐性电平构成的，其中上升沿是由can收发器芯片本身驱动的。当显性电平转变为隐形电平的时候，需要终端电阻放电，所以下降沿是我们的终端电阻放电的造成的。
图7 负载电阻与差分幅值的关系
如果下降沿缓慢是什么原因导致？
1、检查收发器外围电路是否存在容性较大的器件（不影响电路正常工作的情况下拆除），重新测试波形是否正常；
2、检查线缆的参数，每米容抗是否在正常范围内，正常线缆电容在40-70pf/m，容抗太大，建议更换线缆；
3、增加终端电阻放电，建议采用专业设备测试网络阻抗容抗做正确匹配。
图8 canscope总线阻抗容抗测试
二、总线网络数据能否正确传输层面
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容抗也是影响下降沿的重要因素，如果下降沿太缓慢会导致位宽拉长，导致收发器错误识别，导致0/1的翻转，can总线是错误重发的机制，会一直重发，直到这一帧被正确接收。
图9 电容对下降沿的影响
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综上所述，影响can fd到底能传输多快影响的因素非常多，也是我们大多数工程师在实际can总线开发的过程中会忽略的问题，如果需要can总线的相应产品解决方案，欢迎添加微信号：zlgmcu-888，期待与您的探讨和交流。
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富晶电子展出二合一锂电池保护芯片DW01M系列/FS8820P
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如何通过调整晶体管的输入和输出增大放大器的增益
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