由于汽車領域對帶寬的更高要求，CAN（控制器局域網）規范被擴展為靈活的數據速率，新的迭代稱為 CAN FD。

CAN 具有成本、靈活性和魯棒性等優勢，所有這些優勢都對許多領域的非汽車應用非常有利。CAN FD 擴展的市場機會更加廣闊。本文介紹了 CAN 和 CAN FD 的基礎知識，以及使用不同物理層或更高層協議的不同應用實現，CAN 作為數據鏈路層。

首先，讓我們談談 CAN 相對于 RS232 或 RS485 等標準串行通信的優勢。由于 CAN 具有更高的通信速度和錯誤檢測功能，因此它具有出色的魯棒性和更低的成本。

成本和靈活性

汽車行業最重要的驅動力是減少汽車中的布線數量。由于采用雙絞線布線，布線相對容易，而且重量較輕，價格也不貴。終端電阻器對于高速運行 CAN 和 CAN FD 是必需的。靈活性是一個很大的優勢，因為使用更多節點擴展系統非常容易。

錯誤檢測和魯棒性

CAN 和 CAN FD 包含非常可靠的錯誤檢查機制。比特填充和監控在第一層工作，而幀檢查、確認和循環冗余校驗在 OSI 模型的第二層工作。

位填充在五個連續的高位或低位之后添加一個交替位。具有相同級別的六個連續位表示錯誤。位監控會讀回發送的每條消息。如果存在差異（仲裁或確認字段除外），則檢測到錯誤。一個很大的優勢是可以非常及時地檢測到錯誤。

由于數據長度不同，CAN 和 CAN FD 上的循環冗余檢查實現方式不同。幀錯誤（有時也稱為格式或格式錯誤）使用在接收方必須相同的預定義值。每條消息都需要被確認。這三個錯誤檢查機制在消息級別上運行良好。

總之，CAN 和 CAN FD 通過多種不同的錯誤檢查非常穩健可靠。在消息傳輸過程中不會丟失任何數據，并且可以防止消息沖突。每個節點在發送之前等待一段時間的不活動。情況二，同時發送消息，發送方檢測哪個消息的優先級較高，并禁用較低優先級的消息。與兩種消息都停止并稍后發送的以太網相比，在 CAN 上具有最高優先級的消息通過。

高速和低延遲

CAN 支持高達 1Mbps 的數據速率。借助 CAN FD，可以根據 CAN FD 控制器的最大時鐘來提高控制和數據區域的數據速率。仲裁階段的速率保持在最大 1Mbps。

CAN 的延遲小于 145us，而具有 8Msps 和 8Byte 數據的 CAN FD 小于 58us。

短數據幀在延遲方面具有優勢。整個包的傳輸和解碼速度更快，因此反應時間也更快。隨著 CAN FD 上更高的傳輸速率，這種影響甚至更大。與為大數據量設計的 TCP/IP 通信相比，包較大，因此延遲增加。這意味著 CAN FD（取決于數據量）與 10 或 100Mbit 的 TCP/IP 通信相比可能具有更短的反應時間，并顯示出更好的總實時性能。

限制

關于節點的數量，理論上沒有限制，因為每條消息都可以發送到不同的節點。在實踐中，每個節點都會在總線上引起信號反射，傳輸質量取決于 CAN 收發器和物理層的實現。

這也是長距離限制速度的原因。通常值在 CAN 上最多為 25 個節點，在 CAN FD 上最多為 8 個節點。

汽車以外的應用示例

為什么在汽車應用之外使用 CAN FD？由于上述的巨大優勢。CAN 和 CAN FD 廣泛應用于各個行業，包括：

樓宇自動化

• 電梯和升降機
• 門禁控制、燈光控制和安全開門器
• 空調

汽車售后市場

• 車隊跟蹤、車輛跟蹤
• 記錄預測性維護、遠程信息處理、保險和黑盒
• 醫療保健設備

工業的

• 工業驅動
• 內閣

消費者

• 游戲機

機器人技術

• 在主機和鏈式執行器之間

具有兩個 CAN FD 控制器單元以及 TrustZone 和安全性的 MCU 的一個很好的用例是樓宇自動化中的控制單元，將安全部分與非安全部分分開。一個 CAN FD 控制器可用于安全側，以控制關鍵組件，例如開門器、滑動門和 ID 卡讀卡器。第二個 CAN FD 可用于樓宇自動化中的非關鍵控制部件，例如燈開關按鈕、燈泡和建筑物內的門。

雙 CAN FD 單元的另一個用例是網關功能，例如在大型樓宇自動化系統、大型機柜和通信擴展模塊中。具有集成 CAN FD 控制器（如執行器、傳感器和控制）的 MCU 有許多不同的用例。

CAN FD 非常適用于需要高安全性和可靠性的應用，例如機器人、升降機和運輸系統，以及醫療和保健系統。汽車應用所需的可靠性要求在這些用例中也非常有益。