CAN FD- CAN FD

CAN FD (Denetleyici Alan Ağı Esnek Veri Hızı), elektronik enstrümantasyon ve kontrol sisteminin farklı parçaları arasındaki 2 telli ara bağlantılarda sensör verilerini ve kontrol bilgilerini yayınlamak için tipik olarak kullanılan bir veri iletişim protokolüdür . Bu protokol, modern yüksek performanslı araçlarda kullanılır. CAN FD, ISO 11898-1'de belirtilen orijinal CAN veri yolu protokolünün bir uzantısıdır . 2011 yılında geliştirilen ve 2012 yılında Bosch tarafından piyasaya sürülen CAN FD, modern otomotiv Elektronik Kontrol Ünitelerinde (ECU) kullanılmak üzere veri aktarım hızının 5 kat daha hızlı ve daha büyük çerçeve/mesaj boyutları ile artırılması ihtiyacını karşılamak üzere geliştirilmiştir . Klasik CAN'da olduğu gibi, CAN FD protokolü sensör verilerini, kontrol komutlarını güvenilir bir şekilde iletmek ve almak ve elektronik sensör cihazları, kontrolörler ve mikrodenetleyiciler arasındaki veri hatalarını tespit etmek için tasarlanmıştır . CAN FD öncelikle yüksek performanslı araç ECU'larında (Elektronik Kontrol Üniteleri) kullanılmak üzere tasarlanmış olsa da, klasik CAN'ın farklı endüstrilerdeki yaygınlığı, bu gelişmiş veri iletişim protokolünün çeşitli diğer uygulamalara dahil edilmesine yol açacaktır. robotik, savunma, endüstriyel otomasyon, sualtı araçları, tıbbi ekipman, aviyonik, kuyu altı sondaj sensörleri vb. kullanılan elektronik sistemlerde.

CAN FD'ye karşı klasik CAN

Klasik CAN (Kontrolör Alan Ağı) ve CAN FD arasındaki temel fark Esnek Veridir (FD). CAN FD kullanarak Elektronik Kontrol Üniteleri (ECU) dinamik olarak farklı veri hızlarına ve daha büyük veya daha küçük mesaj boyutlarına geçiş yapabilir. CAN FD'deki gelişmiş özellikler, gerektiğinde ve gerektiğinde daha hızlı veya daha yavaş veri hızını dinamik olarak seçme ve değiştirme ve aynı CAN çerçevesi / mesajı içinde daha fazla veri paketleme ve CAN BUS / ağı üzerinden daha kısa sürede taşıma yeteneğini içerir. Daha yüksek veri hızı ve daha fazla veri kapasitesi geliştirmesi, klasik CAN'a kıyasla çeşitli sistem operasyonel avantajlarıyla sonuçlanır. CAN FD kullanılarak sensör ve kontrol verileri ECU (Elektronik Kontrol Ünitesi) yazılımı tarafından çok daha hızlı gönderilip alınabilir. Yürütülen ECU yazılımı tarafından verilen komutlar, çıkış denetleyicisine çok daha hızlı ulaşır. CAN FD tipik olarak modern araçların yüksek performanslı ECU'larında kullanılır. Modern bir araç, motor çalışırken veya araç hareket halindeyken CAN Bus üzerinden bilgi alışverişi yapmak için CAN FD kullanan 70'den fazla ECU'ya sahip olabilir.

CAN FD'de çerçeve/mesaj kimliği, klasik CAN'ın Genişletilmiş Kimlik sürümünde kullanılan 29 bit biçimini kullanır (Standart Kimlik, 11 bit uzunluğundadır). Mesaj yükü boyutu, klasik CAN çerçevesindeki yalnızca 8 bayt ile karşılaştırıldığında, her CAN çerçevesi / mesajında ​​64 bayt veriye yükseltilmiştir. CAN FD, 11 bit ID'li CAN çerçevelerini/mesajlarını da işleyebilir. Çerçeve, ikili bit modeli dizisi olarak iletilen bir mesajdır. CAN FD'de veri hızı (yani saniyede iletilen bit sayısı) klasik CAN'dan 5 kat daha hızlı olacak şekilde artırılır (yalnızca veri yükü için 5Mbit/sn, uyumluluk için tahkim bit hızı hala 1Mbit/sn ile sınırlıdır) ). CAN FD protokolü spesifikasyonu, alınan CAN mesajındaki hataların daha iyi tespiti ve gerektiğinde dinamik olarak seçim yapma (bir listeden) ve daha hızlı veya daha yavaş veri hızı aktarımına geçiş için yürütme yazılımı esnekliği gibi diğer bazı geliştirmeleri de içerir. CAN FD BUS üzerinde bazı sensörler daha yavaş veri hızında çalışırken diğerleri daha hızlı veri hızında çalışabilir. CAN BUS, elektronik sensörlerin, kontrol ünitelerinin ve ECU'ların bağlı olduğu paylaşılan bir çift kablodur. CAN Bus, periyodik olarak veya isteğe bağlı olarak operasyonel birimler arasında bilgi alışverişi için kullanılır. CAN Bus'ın elektriksel durumu ve konfigürasyonu, yani bağlı olan toplam ünite sayısı, CAN Bus kablolarının uzunluğu ve diğer elektromanyetik faktörler, o CAN Bus'ta mümkün olan en hızlı veri aktarım hızını belirler. CAN protokolü (ve uzantısı olarak CAN FD), sinyalin yayılma süresine ve ağ konfigürasyonuna (halka, veri yolu veya yıldız) ve daha az bir ölçüde, üzerindeki birim sayısına bağlı olan mükemmel bir çarpışma çözümleme mekanizmasına sahiptir. otobüs. Bu nedenle, fiziksel olarak uzun bir ağ, veri hızını teorik maksimumun altında sınırlayabilir.

Tindel denkleminden yola çıkarak "De Andrade" denklemi ile geliştirilen CAN-FD Busload.

β = τ/ω (1) (β = Veriyolu yükü), (τ = yavaş bitlerin daha hızlı bitlerin zamanı), ω (ölçüm saniyesi cinsinden süre). τ = Ts + Tf (2)

CAN-FD protokolü beş farklı hata algılama mekanizması tanımlar: Bunlardan ikisi bit düzeyinde, diğer üçü mesaj düzeyinde çalışır. Bunlar: (i) Bit İzleme, (ii) Bit Doldurma, (iii) Çerçeve Kontrolü, (iv) Onay Kontrolü ve (v) Döngüsel Artıklık Kontrolü. 17 bitlik CRC uzunluğu veya 21 bitlik CRC uzunluğu olarak belirtilmesi gereken iki CRC seçeneği vardır.

Ts = ([(SOF+ID+r1+IDE+EDL+r0+BRS/2+CRCdel/2)* 1,2]+ACK+DEL+EOF+IFS)/t_x (3) Tf = (〖[( D〗_f+BRS/2+ESI+DLC+CRCdel/2)*1,2]+〖CRC〗_17+5)/t_y (4)

burada SOF (Çerçeve Başlangıcı) + ID (Tanımlayıcı) + r1 (ayrılmış bit 1) + IDE + EDL(Genişletilmiş Veri Uzunluğu) + r0(ayrılmış bit 0) + BRS/2 (Bit Hızı Anahtarı) + CRCdel/2 (CRC) sınırlayıcı)= 17 bit, 1.2 en kötü durumda bit doldurma faktörüdür, yani 5'e bölmek gerekir. ACK (Onay) + DEL (Sınırlayıcı) + EOF (Çerçeve Sonu) + IFS (Çerçeveler Arası Aralık) = bit doldurma olmadan 12 bit. CAN-FD yük boyutu 0, 8, 12, 16, 20, 24, 32, 48, 64 Bayt olabilir. t_X, mesaj başlığı için iletim bant genişliğidir (1 Mbit/s'ye kadar).

Veriler için < 16 Bayt

β = ( (SOF+ID+r1+IDE+EDL+r0+BRS/2+CRCdel/2 * 1,2)+ACK+DEL+EOF+IFS)/t_x + (〖[(D〗_f+BRS/ 2+ESI+DLC+CRCdel/2)*1,2]+〖CRC〗_17+5)/t_y)/ω (5)

Veri için >= 16 Bayt β= ( (SOF+ID+r1+IDE+EDL+r0+BRS/2+CRCdel/2 * 1,2)+ACK+DEL+EOF+IFS)/t_x + (〖[( D〗_f+BRS/2+ESI+DLC+CRCdel/2 )*1,2]+〖CRC〗_21+6)/t_y )/ω (6)

CAN FD, CRC -algoritmasının performansındaki artışlar sayesinde tespit edilmeyen hataların sayısını da azaltmıştır. Ayrıca CAN FD, mevcut CAN 2.0 ağlarıyla uyumludur ve yeni protokolün klasik CAN ile aynı ağ üzerinde çalışmasına olanak tanır. CAN FD'nin verileri klasik CAN'dan 30 kata kadar daha hızlı ilettiği tahmin edilmektedir.

Daha yüksek iletişim hızı nedeniyle, CAN FD kısıtlamaları hat parazitik kapasitans açısından daha zordur. Bu nedenle, hattaki tüm bileşenler, normal CAN veriyoluna kıyasla "kapasitans" bütçelerinin azaldığını gördü . Yarı iletken tedarikçilerinin otomobil üreticileri tarafından onaylanan yeni bileşenleri piyasaya sürmesinin nedeni budur . Bu onay, tüm CAN FD sistemleri arasında birlikte çalışabilirlik ihtiyacını yansıtır. Gerçekten de, seçilen ESD koruma bileşenleri tüm alıcı-vericiler (CAN veya CAN FD) ile uyumludur ve ISO7637-3'e dayanıklıdır.

Daha yüksek bir stand-off voltajına (37 V) rağmen, kamyon uygulamaları için cihazlar ayrıca düşük kapasitans gereksinimine (3,5 pF) uymalıdır.

CAN & CAN FD TP Başlıkları

CAN + CANFD -TP Başlığı
7 .. 4 (bayt 0) 3 .. 0 (bayt 0) 15 .. 8 (bayt 1) 23..16 (bayt 2) (bayt 3) (bayt 4) (bayt 5) (bayt 6) ....
Tek Çerçeve (SF) 0 boyut (0..7) Veri
0 boyut (0..62) Veri
İlk Kare (FF) 1 boyut (8..4095) Veri
0 00 boyut (4bayt ~4GB) Veri
Ardışık Çerçeve (CF) 2 indeks (0..15) Veri
Akış Kontrol Çerçevesi (FC) 3 FC bayrağı (0,1,2) Blok boyutu NS kullanılmamış

Yukarıdaki tablo, ISO 15765-2'ye (ISO-TP) dayalı olarak CAN + CANFD için tanımlanan aktarım protokolünü açıklamaktadır .

CANFD özelinde,

  • SF=0'ın ilk baytı ise, ikinci bayt verinin boyutunu belirtir.
  • FF=0x10 00'ın ilk 2 baytı ise, ardından 4 bayt verinin boyutunu yüksek bayt birinci sırada belirtir. Bu neredeyse CAN FD'de ~4GB (yaklaşık) veri göndermeyi sağlar.

CAN FD iş başında

2017 yılında, CAN FD'nin 2019/2020 yılına kadar çoğu araçta kullanılması öngörülmüştür.

CAN FD destekçileri

Yeni standardın gerisinde şirketlerinden bazıları şunlardır STMicroelectronics , Infineon , NXP , Texas Instruments , Kvaser, Daimler ve GM .

CAN FD , CANopen FD ve J1939 gibi CANopen gibi bazı üst Katman protokollerinde temel bir veri bağlantı katmanı oluşturur ve protokol yığınlarıyla farklı şirketler tarafından desteklenir.

Referanslar

Dış bağlantılar