康謀分享 | 從CAN到CAN FD：ADTF在汽車網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，車輛上配備了越來越多的電子裝置，這些設(shè)備多采用點(diǎn)對點(diǎn)的方式通信，這也導(dǎo)致了車內(nèi)存在龐大的線束。造成汽車制造和安裝的困難并進(jìn)一步降低汽車的配置空間。因此，汽車總線逐步開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

在此背景下，CAN（Controller Area Network）總線應(yīng)運(yùn)而生，以其高可靠性和靈活性，成為汽車通信系統(tǒng)中不可或缺的一部分，承載著車輛控制、監(jiān)控和診斷等關(guān)鍵任務(wù)。

一、技術(shù)演進(jìn)：從CAN到CAN FD

隨著技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，傳統(tǒng)的CAN總線在數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬上逐漸顯現(xiàn)出局限性。具體來說，傳統(tǒng)的CAN總線波特率最大為1Mbit/s，數(shù)據(jù)幀中有效數(shù)據(jù)域最大為8個字節(jié)。

這種設(shè)計(jì)在早期滿足了車輛控制和監(jiān)控的需求，但隨著車載系統(tǒng)復(fù)雜度的提升，對更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更大數(shù)據(jù)容量的需求日益迫切。

因此，CAN FD（CAN with Flexible Data-Rate）隨之推出。CAN FD在保持CAN優(yōu)良特性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的重大突破：

1、可變數(shù)據(jù)位速率

CAN FD引入了數(shù)據(jù)段的波特率可變機(jī)制，理論上最高可達(dá)15Mbit/s，這一段的波特率可變，而其余部分仍使用原來的CAN速率，從而在保持兼容性的同時大幅提升了數(shù)據(jù)傳輸速率。

2、擴(kuò)大的有效數(shù)據(jù)域

CAN FD將數(shù)據(jù)幀中有效數(shù)據(jù)域擴(kuò)展到64個字節(jié)，相比傳統(tǒng)CAN的8個字節(jié)，顯著提高了單幀數(shù)據(jù)的傳輸量，使得通信更加靈活、快速、可靠。

3、新的CRC算法

為了適應(yīng)更大的數(shù)據(jù)域和提高錯誤檢測的準(zhǔn)確性，CAN FD采用了新的CRC算法，并對填充位規(guī)則進(jìn)行了優(yōu)化，以減少錯幀漏檢率。

4、新的幀結(jié)構(gòu)

CAN FD在控制場中增加了EDL位、BRS位和ESI位，這些位用于區(qū)分CAN報(bào)文與CAN FD報(bào)文，并確定是否轉(zhuǎn)換為可變速率。同時，DLC編碼方式也由線性變?yōu)殡A梯式，以適應(yīng)更大的數(shù)據(jù)長度。

二、ADTF：支持全面的CAN通信協(xié)議

ADTF（AUTOMOTIVE DATA & TIME-TRIGGERED FRAMEWORK）是一款汽車數(shù)據(jù)與時間觸發(fā)框架，可用于開發(fā)車輛駕駛輔助系統(tǒng)。提供一系列功能和工具來支持車輛自動化和駕駛輔助系統(tǒng)的開發(fā)和測試。ADTF能用于快速原型設(shè)計(jì)、仿真、數(shù)據(jù)記錄和驗(yàn)證（后處理）。

圖1：ADTF框架

在總線方面，ADTF具備多個工具箱以支持其仿真與測試，比如ADTF Device Toolbox，ADTF Calibration Toolbox等。

在ADTF Device Toolbox中提供ARXML數(shù)據(jù)庫文件總線解析，支持汽車總線(CAN 、CANFD 、 Flexray 、 以太網(wǎng))、Vector?設(shè)備、信號處理和可視化等。

在ADTF Calibration Toolbox中支持通過多個過濾器與?ECU 進(jìn)行 XCP 通信，以便通過?CAN 、 FlexRay 或以太網(wǎng)進(jìn)行通信。

結(jié)合上述工具箱，ADTF可以在應(yīng)用在以下領(lǐng)域：

1、汽車電子系統(tǒng)開發(fā)

ADTF廣泛應(yīng)用于汽車電子控制單元（ECU）的開發(fā)，包括發(fā)動機(jī)控制、底盤控制、車身電子等。

2、仿真和測試

在汽車電子系統(tǒng)的仿真和測試中，ADTF能夠模擬總線通信，進(jìn)行系統(tǒng)級和組件級的測試。

3、數(shù)據(jù)記錄和分析

ADTF支持?jǐn)?shù)據(jù)記錄功能，可以捕獲和存儲總線上的數(shù)據(jù)，便于后續(xù)分析和故障診斷。

三、應(yīng)用實(shí)踐：ADTF的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

ADTF的一個強(qiáng)項(xiàng)就是對總線數(shù)據(jù)的解析。比如對CANFD采集的數(shù)據(jù)，基于DBC配置進(jìn)行解析和可視化呈現(xiàn)。如圖2和3所示。

圖2：CAN FD數(shù)據(jù)回放工程圖

圖3：CAN FD數(shù)據(jù)解析效果展示

此外，ADTF支持AUTOSAR架構(gòu)下ARXML CANFD數(shù)據(jù)的解析。如圖4和圖5所示的ARXML CANFD數(shù)據(jù)解析工程。

圖4：ARMXL CANFD數(shù)據(jù)回放工程圖

圖5：ARMXL CANFD數(shù)據(jù)解析效果展示

ADTF軟件以其強(qiáng)大的功能、高度的靈活性和專業(yè)的技術(shù)支持，成為汽車電子開發(fā)領(lǐng)域的重要工具。無論是在產(chǎn)品開發(fā)、系統(tǒng)集成還是測試驗(yàn)證階段，ADTF都能提供有效的解決方案，加速汽車電子系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)程。

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