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未来的 CAN——CAN XL 构想简介

时间：2019-12-31 17:26来源：ZLG立功科技·致远电子

摘要：随着信息技术的快速发展，用户应用需求的增加，数据吞吐量越来越大，对CAN总线的通信数据量与通信质量要求也越来越高，那么下一代的CAN——CANXL会是什么样子的呢？

一、 对CAN XL的要求
有效负载长度：与以太网帧长度一样；
可靠性：等于或者优于CAN，CAN FD和10Mbit/s以太网的稳定性；
鲁棒性：与CAN FD一样好，甚至要优于10Mbit/s以太网；
波特率：在数据段的传输速率最大可达10Mbit/s；
兼容性：向后兼容CAN FD。

二、 CAN XL简介
1. CAN,CAN FD,CAN XL报头比较

图 1  CAN, CAN FD, CAN XL帧头部

上图中顶部的黑线表示隐性，底部的黑线表示显性，那么我们分析上图可得出以下结论：
• SOF位与11位CANID通用与CAN, CAN FD, CAN XL；
• CAN FD和CAN XL始终不支持RTR远程请求；
• CANXL不支持IDE标识符扩展（29位CANID），该位始终处于显性；
• CAN中FDF始终处于显性，隐性FDF位指示CAN FD，隐性FDF,XLF位指示CAN XL；
• CAN FD中res位始终处于显性，隐性BRS位（波特率切换）会提升传输速率；
• CAN FD中ESI位通常处于显性，但处于被动错误时会变为隐性；
• CAN XL中resXL位是隐性的，可用于将来的扩展；
• CAN XL中AL1,DH1和DL1作为新的波特率切换序列；
• CAN XL中Payload 8-bit用于不同数据包的预定义多路复用位；
• CAN XL中DLC是一个11位整数，其中数据字节数是该整数加“1”；
• CAN XL中Header-CRC用于保证DLC正确，DLC定义数据CRC从何处开始。
 
表 1 CAN DLC编码表
DLC CAN CAN FD CAN XL
0-8 0-8 0-8 1-9
9 8 12 10
10 8 16 11
11 8 20 12
12 8 24 13
13 8 32 14
14 8 48 15
15 8 64 16
16-2047 --- --- 17--2048
 
2. CAN,CAN FD,CAN XL报尾比较


图 2 CAN, CAN FD, CAN XL帧格式
 
• 与CAN相比，CAN FD增加了开销所需位的数量；
• 与CAN FD相比，CAN XL增加了更多的开销所需位的数量；
• 这些附加位位于报文头与报文末尾处；
• 大多数的开销所需位是CRC，必须增加它才能保护超出的更多的字节。


图 3  CAN, CAN FD, CAN XL帧尾
 
• CAN与CAN FD唯一的区别在于CRC长度；
• 对于相同的数据长度，CAN XL中较长的报头可能需要较长的CRC；
• CAN XL包含用于波特率切换位，确保向前的兼容性；
• CAN XL CRC之后是波特率的切换模式，而不是CRC定界符；
• 为了确保重新同步到未来格式的帧末尾，集成格式：将CAN XL中放置NACK添加到旧ACK中。

3. CAN XL的波特率转换

图 4  CAN XL帧格式
 
• DH1和DL1之间边缘的波特率增加；
• DH2和DL2之间边缘的波特率降低；
• AL1位包含一个特殊模式，它可以切换CAN驱动器进入高波特率模式；
• AH1位包含一个特殊模式，它将使CAN驱动器脱离高波特率模式。

总结
CAN XL每个CAN帧中有更多的数据：1—2048字节，并且在数据部分增加了波特率，具有更好的故障保护措施，可为下一代CAN做更好的准备。
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