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          如何實現CAN到CAN FD的升級?

          ZLG致遠電子 ? 2018-09-20 09:31 ? 次閱讀

          本文導讀

          自動駕駛技術迅速發展,車輛中的CAN總線已經無法滿足數據吞吐量和傳輸速度的要求,CAN總線的加速升級版——CAN FD技術正在逐漸替代現有網絡。為了進一步了解CAN FD,本文將從產品的實際應用介紹CAN FD的升級及優勢。

          隨著汽車電子、工業自動化的蓬勃發展,CAN總線上的設備數量、數據量都大大增加,這就使得傳統的CAN總線在傳輸速率和帶寬方面越來越力不從心,因此CAN FD孕育而生。

          那么如何實現CAN到CAN FD的升級?

          CANFDCOM的應用

          CANFDCOM-100IE智能協議轉換器可以快速將RS-232/485/422通訊設備連接到CAN(FD)-bus現場總線,實物圖如圖1所示。轉換器支持1200-921600bps串口波特率,以及50k-5Mbps的CAN(FD)-bus 通訊速率。

          圖1 CANFDCOM-100IE實物圖

          CANFDCOM-100IE應用廣泛,例如煤礦遠程通訊、PLC設備聯網、CAN(FD)工業自動化控制系統、現有RS-232/485/422設備連接 CAN(FD)-bus 網絡等。

          圖2 設備連接電路圖

          如圖2所示,通常變頻器帶有RS-232/485接口,可通過CANFDCOM-100IE串口轉CAN(FD)快速將變頻器設備連接至CAN(FD)-bus網絡中,從而實現CAN(FD)報文的收發。

          轉換器支持四種轉換模式:透明轉換、透明帶標識轉換、格式轉換、Modbus 轉換,適應不同用戶需求。同時提供配置軟件,可以靈活設置CANFDCOM-100IE的運行參數。如圖3所示。

          圖3 CANFDCOM配置界面

          CANFDCOM還可以連接到PC端,另一端連接至CAN(FD)網絡,進行串行幀與CAN(FD)報文的相互收發。

          參數配置完成之后,使用串口助手發送串行幀轉CAN(FD)報文,如圖4所示。

          借助ZCANPRO工具可以觀察CAN(FD)幀信息,如圖5所示。

          CANFDCOM-100IE支持ISO標準CAN FD與BoschCANFD標準,每個接口具備獨立的2500VDC電氣隔離保護電路,使接口卡避免由于地環流的損壞,增強系統在惡劣環境中使用的可靠性。

          圖4 串行幀收發界面

          圖5 CAN FD幀信息界面

          CANFDSM的應用

          CANFDSM-100是一款串口轉 CAN(FD)模塊,內置微處理器,實物圖如圖6所示。可以很方便地嵌入到具有UART接口的設備中,如圖7所示。

          在添加CAN(FD)收發器以后,實現UART設備和CAN-bus網絡之間的數據通訊。

          圖6 CANFDSM-100實物圖

          圖7 CANFDSM-100效果圖

          使用MCU與CANFDSM-100連接,如圖8所示,其中LPC54616是NXP發行的LPC54000系列微控制器。CFG引腳閉合時,用于配置模塊,配置方式建議使用AT指令。CAN(FD)接口使用的是CTM3MFD隔離模塊,可以輕松實現用戶的MCU連接至CAN FD網絡中。

          CANFDSM內部集成了CAN控制器,CAN控制器是CAN-bus設備的核心元件,集成了CAN規范中數據鏈路層的全部功能,能夠自動完成CAN-bus協議的解析。

          圖8 設備連接圖

          然而,CAN FD與傳統的CAN在實際的應用中并沒有太大的差異,線纜的選型、拓撲的選擇、總線的布設等均大同小異。CAN收發器就是將CAN控制器的邏輯電平與CAN總線差分電平相互轉換的電平轉換器。

          實現CAN收發器的方案有兩種:

          1、采用CAN收發IC;

          2、使用CAN隔離收發模塊。

          在一些干擾較嚴重的場合,隔離依然必不可少。隔離可以避免潛在的高壓危險、消除地電勢差及地環路,從而大大提高通信的可靠性。

          ZLG致遠電子推出的CAN FD隔離CAN收發器CTM5MFD、CTM3MFD,體積小巧,可支持最高5Mbit/s的傳輸速率,是CAN FD隔離應用的理想解決方案。CAN FD隔離收發器選型如表1所示。

          表1 CAN FD隔離收發器選型表

          CAN FD的優勢

          CAN FD繼承了CAN總線的主要特性,提高了CAN總線的網絡通信帶寬,改善了錯誤幀漏檢率,同時可以保持網絡系統大部分軟硬件特別是物理層不變。CAN FD協議是CAN-BUS協議的最新升級,可以滿足更高的帶寬及數據吞吐量。

          • CAN FD速率包含兩個段的速率,其中仲裁段和ACK段沿用CAN2.0的規范,最高速率為1Mbit/s,中間的數據段是可以加速的,可以達到5Mbit/s,甚至更高;

          • CAN FD對數據場的長度作了很大的補充,數據長度碼(DLC)最大可以傳輸64字節有效數據。這意味著CAN FD具有更高的有效傳輸負載;

          • CAN FD 數據幀在控制場新添加FDF位、BRS位、ESI位(FDF位判斷報文類型、BRS位表示位速率轉換、ESI位表示錯誤狀態),如圖9所示;

          • CAN FD對CRC算法作了改變,即CRC以含填充位的位流進行計算,改善了錯誤幀漏檢率。

          圖9 CAN FD標準幀

          總結

          1、要實現CAN FD的快速升級首先需要使用支持CAN FD協議的MCU或控制器,還要選取新的網絡調試和監測工具;

          2、需要支持更高的傳輸速率的收發器,若設計的CAN FD節點的最高速率5Mbit/s,則收發器的傳輸速率也必須達到此數值。ZLG致遠電子推出的CAN FD隔離CAN收發器CTM5MFD、CTM3MFD,是CAN FD隔離應用的理想解決方案。


          原文標題:如何快速實現CAN到CAN FD的升級?

          文章出處:【微信號:ZLG_zhiyuan,微信公眾號:ZLG致遠電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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