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如何快速实现CAN到CAN FD的升级?

2018-09-19来源: 互联网关键字:CAN  FD

自动驾驶技术迅速发展,车辆中的CAN总线已经无法满足数据吞吐量和传输速度的要求,CAN总线的加速升级版——CAN FD技术正在逐渐替代现有网络,为了进一步了解CAN FD,本文将从产品的实际应用介绍CAN FD的升级及优势。

 

随着汽车电子、工业自动化的蓬勃发展,CAN总线上的设备数量、数据量都大大增加,这就使得传统的CAN总线在传输速率和带宽方面越来越力不从心,因此CAN FD孕育而生。

 

那么如何实现CAN到CAN FD的升级呢?

 

一、CANFDCOM的应用

 

CANFDCOM-100IE智能协议转换器可以快速将RS-232/485/422通讯设备连接到CAN(FD)-bus现场总线,实物图如图1所示。转换器支持1200-921600bps串口波特率,以及50k-5Mbps的CAN(FD)-bus 通讯速率。

 

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图1 CANFDCOM-100IE实物图

 

CANFDCOM-100IE应用广泛,例如煤矿远程通讯、PLC设备联网、CAN(FD)工业自动化控制系统、现有RS-232/485/422设备连接 CAN(FD)-bus 网络等。

 

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图2 设备连接电路图

 

如图2所示,通常变频器带有RS-232/485接口,可通过CANFDCOM-100IE串口转CAN(FD)快速将变频器设备连接至CAN(FD)-bus网络中,从而实现CAN(FD)报文的收发。

 

转换器支持四种转换模式:透明转换、透明带标识转换、格式转换、Modbus 转换,适应不同用户需求。同时提供配置软件,可以灵活设置CANFDCOM-100IE的运行参数。如图3所示。

 

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图3 CANFDCOM配置界面

 

CANFDCOM还可以连接到PC端,另一端连接至CAN(FD)网络,进行串行帧与CAN(FD)报文的相互收发。

 

参数配置完成之后,使用串口助手发送串行帧转CAN(FD)报文,如图4所示。借助ZCANPRO工具可以观察CAN(FD)帧信息,如图5所示。

 

CANFDCOM-100IE支持ISO标准CAN FD与BoschCANFD标准,每个接口具备独立的2500VDC电气隔离保护电路,使接口卡避免由于地环流的损坏,增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。

 

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图4 串行帧收发界面

 

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图5 CAN FD帧信息界面

 

二、CANFDSM的应用

 

CANFDSM-100是一款串口转 CAN(FD)模块,内置微处理器,实物图如图6所示。可以很方便地嵌入到具有UART接口的设备中,如图7所示。

 

在添加CAN(FD)收发器以后,实现UART设备和CAN-bus网络之间的数据通讯。

 

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图6 CANFDSM-100实物图

 

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图7 CANFDSM-100效果图

 

使用MCU与CANFDSM-100连接,如图8所示,其中LPC54616是NXP发行的LPC54000系列微控制器。CFG引脚闭合时,用于配置模块,配置方式建议使用AT指令。CAN(FD)接口使用的是CTM3MFD隔离模块,可以轻松实现用户的MCU连接至CAN FD网络中。

 

CANFDSM内部集成了CAN控制器,CAN控制器是CAN-bus设备的核心元件,集成了CAN规范中数据链路层的全部功能,能够自动完成CAN-bus协议的解析。

 

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图8 设备连接图

 

然而,CAN FD与传统的CAN在实际的应用中并没有太大的差异,线缆的选型、拓扑的选择、总线的布设等均大同小异。CAN收发器就是将CAN控制器的逻辑电平与CAN总线差分电平相互转换的电平转换器。

 

三、实现CAN收发器的方案有两种

 

1、采用CAN收发IC;

 

2、使用CAN隔离收发模块。

 

在一些干扰较严重的场合,隔离依然必不可少。隔离可以避免潜在的高压危险、消除地电势差及地环路,从而大大提高通信的可靠性。

 

ZLG致远电子推出的CAN FD隔离CAN收发器CTM5MFD、CTM3MFD,体积小巧,可支持最高5Mbit/s的传输速率,是CAN FD隔离应用的理想解决方案。CAN FD隔离收发器选型如表1所示。

 

表1 CAN FD隔离收发器选型表

 

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CAN FD的优势

 

CAN FD继承了CAN总线的主要特性,提高了CAN总线的网络通信带宽,改善了错误帧漏检率,同时可以保持网络系统大部分软硬件特别是物理层不变。CAN FD协议是CAN-BUS协议的最新升级,可以满足更高的带宽及数据吞吐量。

 

  •  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,可以达到5Mbit/s,甚至更高;


  •  CAN FD对数据场的长度作了很大的补充,数据长度码(DLC)最大可以传输64字节有效数据。这意味着CAN FD具有更高的有效传输负载;


  •   CAN FD 数据帧在控制场新添加FDF位、BRS位、ESI位(FDF位判断报文类型、BRS位表示位速率转换、ESI位表示错误状态),如图9所示;


  • CAN FD对CRC算法作了改变,即CRC以含填充位的位流进行计算,改善了错误帧漏检率。

 

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图9 CAN FD标准帧

 

总结

 

1、要实现CAN FD的快速升级首先需要使用支持CAN FD协议的MCU或控制器,还要选取新的网络调试和监测工具;

 

2、需要支持更高的传输速率的收发器,若设计的CAN FD节点的最高速率5Mbit/s,则收发器的传输速率也必须达到此数值。CAN FD隔离CAN收发器CTM5MFD、CTM3MFD,是CAN FD隔离应用的理想解决方案。

 

 

 

 

 

 


关键字:CAN  FD

编辑:muyan 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2018/ic-news091923769.html
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