眾所周知，CAN網絡具有易于實現、可擴展、并支持復雜拓撲結構等諸多優點，所以目前在各個行業特別是汽車領域，得到了非常廣泛的應用。但是，它也存在著諸多問題，其中最大的一點就是總線帶寬和數據場長度太低，導致承載能力非常有限。為此，CiA（CAN-in-Automation，國際用戶與制造商聯合組織）推出了CAN FD（CAN with Flexible Data rate）。CAN FD繼承了CAN總線的主要特性，但是彌補了CAN總線帶寬和數據場長度的制約，CAN FD總線與CAN總線的區別主要在以下兩個方面：

• 可變速率：CAN FD采用了兩種位速率：從控制場中的BRS位到ACK場之前（含CRC分界符）為可變速率，其余部分為原CAN總線用的速率。兩種速率各有一套位時間定義寄存器，它們除了采用不同的位時間單位TQ外，位時間各段的分配比例也可不同。

• 新的數據場長度：CAN FD對數據場的長度作了很大的擴充，DLC最大支持64個字節，在DLC小于等于8時與原CAN總線是一樣的，大于8時有一個非線性的增長，所以最大的數據場長度可達64字節。

CAN FD引入了更快的比特率，在數據階段可設置為高達5 Mbit/s，但其后果是由于信號振鈴而受到嚴格的拓撲結構限制。這就使CAN FD局限于線性網絡，限制了設計的自由度，增加了布線和系統成本。所以，在2020年的第17屆國際CAN大會（iCC）上，CiA又推出了第三代CAN通信技術CAN XL。

一、什么是CAN XL

CAN XL是一種高度可擴展的通信技術，涉及比特率和數據字段的長度。物理層仍在開發中。目標是實現高達10+ Mbit / s的比特率。 CAN XL針對面向區域的異構網絡體系結構進行了優化。該方法以最優的長度滿足未來車載網絡的要求。汽車工業試圖減少布線，以最小化重量，或者換句話說，是限制能耗。它的幾個核心期望特性如下：

• 有效負載長度：與以太網幀長度一樣；
• 可靠性：等于或者優于CAN，CAN FD和10Mbit/s以太網的穩定性；
• 魯棒性：與CAN FD一樣好，甚至要優于10Mbit/s以太網；
• 波特率：在數據段的傳輸速率最大可達10Mbit/s；
• 兼容性：向后兼容CAN FD。

CAN XL是對CAN和CAN FD的進一步擴展，并且在很大程度上遵循相同的運行原理。CAN報文分為仲裁場和數據場。盡管CAN XL在仲裁場使用500kbit/s至1Mbit/s的低速率，但數據場的傳輸速率卻可提升至2Mbit/s至10Mbit/s。相對于CAN FD的可選速率切換功能，CAN XL強制執行速率切換。

此外，總線訪問仍舊采用CSMA/CD（載波偵聽多路訪問/沖突解決方案），通過位仲裁解決總線訪問權限問題。CAN XL遵循嚴格的優先級概念，允許更重要的消息無延遲地傳輸。CAN XL僅支持11位標識符ID，不再使用29位標識符ID。CAN XL憑借用于報頭和幀以及格式檢查的漢明距離6算法，確保數據傳輸的高可靠性，實際上勝過FlexRay和以太網的CRC功能。

然而，對于未來的應用而言重要的不僅僅是提高數據傳輸速率。CAN XL主要功能之一是數據場支持1~2048Byte的可變長度。在必要時，可將以太網幀打包為CAN XL消息，直接或間接通過CAN XL使用IP通信技術。

CAN XL傳承自經典的CAN和CAN FD，并縮小了CAN/CAN FD與Ethernet之間的傳輸速度和耦合的差距。在合適的應用領域中，CAN XL可以采用更小巧更便宜的控制器。利用高達2048Byte的有效數據長度，CAN XL為將來傳輸以太網幀和利用IP通信提供所需的功能。在不久的將來，這意味著CAN XL和10base-T1S可以共同在基于信號的通信和面向服務的通信之間提供連接。通過對協議層進行適當的擴展，將為應用提供更豐富的可能性。

二、CAN XL Vs CAN FD

不少同學會問，那么CAN XL與CAN FD究竟差在什么地方呢？下面就進行詳細的對比。

與CAN FD相比，CAN XL增加了位的數量；
這些附加位位于報文頭與報文末尾處；
大多數的所需位是CRC，必須增加它才能保護超出的更多的字節。

1、報頭部分

上圖中頂部的黑線表示隱性，底部的黑線表示顯性。那么我們分析上圖可得出以下結論：

• SOF和11位的CAN ID場在CAN、CAN FD、CAN XL中是通用的； CAN FD和CAN XL始終不支持RTR遠程請求；
• CAN XL不支持IDE標識符擴展（29位CAN ID），該位始終處于顯性；
• 隱性FDF位指示CAN FD，隱性FDF、XLF位指示CAN XL；
• CAN FD中res位始終處于顯性，隱性BRS位（波特率切換）會提升傳輸速率；
• CAN FD中ESI位通常處于顯性，但處于被動錯誤時會變為隱性；
• CAN XL中resXL位是隱性的，可用于將來的擴展；
• CAN XL中AL1、DH1和DL1作為新的波特率切換序列； CAN XL中Payload 8-bit用于不同數據包的預定義多路復用位；
• CAN XL中DLC是一個11位整數，其中數據字節數是該整數加1；
• CAN XL中Header-CRC用于保證DLC正確，DLC定義數據CRC從何處開始。

2、報尾部分

• 對于相同的數據長度，CAN XL中較長的報頭可能需要較長的CRC；
• CAN XL包含用于波特率切換位，確保向前的兼容性；
• CAN XL CRC之后是波特率的切換模式，而不是CRC定界符；
• 為了確保重新同步到未來格式的幀末尾，集成格式：將CAN XL中放置NACK添加到舊ACK中。

CAN XL每個CAN幀中有更多的數據：1-2048字節，并且在數據部分增加了波特率，具有更好的故障保護措施，可為下一代CAN做更好的準備。

三、Q&A時間

1、CAN XL現在有對應的收發器和控制器么？

答：目前因為CAN XL的標準還沒有正式出來，CAN XL的收發器和控制器估計會在2到3年內推出

2、CAN XL傳輸還是用普通的雙絞線么？一條總線上可以和CAN，CANFd節點共存么？

答：關于傳輸的線纜，目前CiA還在進一步確認中，因為線纜其實也是非常重要的一環，會采取更謹慎和有保證的方案。

關于CAN 和CAN FD與CAN XL的節點共存問題，其實三者理論上都可以在同一個網絡中，不過前提是都要支持新的MICI接口規定，即medium-independent CAN interface，介質無關CAN接口。

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未完待續，敬請關注！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的下一代CAN通信技术CAN XL简介的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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