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传统CAN(FD)不够用了?CANXL能否引领下一代车载通信革命?

高工
2025-09-23 08:33:45     打赏

在汽车智能化与网联化飞速发展的当下,车载通信技术正面临前所未有的挑战。传统CAN CC、CAN FD总线虽已服务多年,但在带宽、数据传输量等方面逐渐难以满足需求。而CAN XL技术的出现,为车载通信领域带来了革命性的突破,它不仅能适配智能汽车,还能助力飞行汽车与机器人的发展。

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CAN系列技术的行业应用基础

在了解CAN XL技术之前,我们先回顾CAN系列技术在各行业的应用,正是这些广泛的应用为CAN XL的诞生奠定了坚实基础:


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CAN XL技术深度解析


2.1 CAN XL技术定位与核心优势

CAN XL技术作为下一代CAN网络协议,在保留CAN系列技术优势的基础上,进行了多方面创新。它尽可能保留物理层,仅采用新的帧格式,避免了复杂的改动,同时实现了更多突破。

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在数据传输能力上,CAN XL数据域支持1-2048字节,远超传统CAN的8字节和CAN FD的64字节,极大提升了单次数据传输量,能满足智能汽车中大量传感器数据、高清图像数据等的传输需求。

速率方面,CAN XL仲裁域速率≤1Mbit/s,数据域速率可达1-20Mbit/s。在“只有CAN XL”网络中,速率≤20Mbit/s;在“FD和XL混合”网络中,速率≤8Mbit/s。且CAN FD节点能自动忽视CAN XL报文,CAN XL节点可同时接收CAN XL和CAN FD报文(最高8Mbit/s),确保了与现有CAN FD技术的兼容性,便于平滑过渡。

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此外,CAN XL还支持虚拟总线(源自ETH的VLAN)和以太网隧道传输,将过滤/接收与物理优先级分离,具备更好的网络管理和灵活部署能力。双CRC校验(前导CRC和帧CRC)则大幅提升了数据传输的准确性和可靠性,保证头部数据传输正确以及整帧报文的校验,负责协议层的异常处理(Error Signaling off)。


2.2 CAN XL报文中的关键字段

CAN XL报文包含多个关键字段,每个字段都有其特定功能,共同保障数据的高效、准确传输。

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PID(Priority ID):原CAN ID现称为PID,即带有优先级的ID,仅支持11-bit ID,不再支持29-bit的扩展ID,共提供2048个优先级(000h~7FFh),确保高优先级数据能优先传输。

SDT(Service Data unit Type):8bits,取值范围00h - FFh,用于描述CAN XL如何与其他通信兼容,例如04h对应IEEE 802.3,CiA 611-1定义了预设列表,规范了不同通信协议的适配方式。

SEC(Simple/Extend Content):1bit,取值0或1,CAN XL嵌入了更高层次的功能,可帮助解决总线安全、总线负载等问题,CiA 613对其有详细描述。

DLC(Data Length Code):11bits,取值0-2047,且没有0字节,数据域长度计算公式为data length = DLC + 1,因此数据域长度范围为1-2048字节,精准标识数据域长度。

PCRC(Preamble CRC):13bits,即前导CRC,主要作用是保证头部数据传输正确,提升报文头部数据的可靠性。

VCID(Virtual CAN network ID):8bits,取值00h - FFh,可将报文分配至虚拟CAN总线,在虚拟网络(类似以太网中的VLAN)、QoS/流量整形、路由等方面发挥重要作用,增强网络的灵活性和可管理性。

AF(Acceptance Field):32bits,用于接收过滤,其解释/构成方式由SDT定义,确保节点仅接收所需的报文,减少不必要的数据处理。

DATA(data field):1-2048字节,即数据载荷部分,用于承载各类传输数据,满足不同场景下的数据传输需求。

FCRC(Frame CRC):32bits,用于校验整帧报文,负责协议层的异常处理(Error Signaling off),保障整帧数据的完整性和准确性。


2.3 CAN FD Light技术补充

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CAN FD Light技术作为CAN FD技术的补充,具有独特特点和适用场景。它采用主从关系(类似LIN),仅支持11位ID(无扩展帧),且BRS=0(无加速,只有一个波特率,远高于LIN),最高支持64字节数据。

在应用领域,CAN FD Light适用于汽车照明(内外照明,如前大灯、尾灯、车内氛围灯)、电池管理网络(带电池监测和均衡功能的电池单元控制器)、执行器/传感器(如暖通空调(HVAC)、超声波测距、雨刮/车身电子设备及其他传感器/执行器)以及白色家电等场景,能以较低成本满足这些场景的通信需求。




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