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發布時間:2025-05-14作者來源:薩科微瀏覽:989
?CAN-XL(CAN Extended Length)?是一種[敏感詞]的CAN總線通信技術,旨在解決傳統CAN總線在高速數據傳輸和長數據包處理方面的局限性。CAN-XL作為第三代CAN通信技術,在數據傳輸速率和有效負載方面有了顯著提升。
主要推動者包括芯片廠商如NXP和Infineon,工具廠商如Vector、Kvaser和PEAK,以及汽車制造商如大眾和寶馬,這些公司都在積極參與標準驗證和實際應用測試,推動CAN-XL在車載網絡中的應用。
經典CAN于1986年推出。[敏感詞]代CAN通信技術取得了超過25年的成功。而且它仍然是車載網絡中的主導。 2012年,開始開發第二代CAN通信技術,即眾所周知的CAN FD,并在兩年后的法國巴黎第14屆iCC(international CAN Conference)上正式推出。2020年的第17屆國際CAN大會(iCC)上,第三代CAN通信技術CAN XL將啟動。
CAN XL提供一個[敏感詞]2048字節的數據字段(例如IP(Internet協議),甚至可以傳輸完整的以太網幀)。11位優先級字段可由網絡層用于尋址和指示數據字段的內容。此外,CAN XL協議為使用的下一個更高協議提供8位指示符,其嵌入式層設置參數對于其他高層協議也很有幫助,以簡化多協議堆棧。 CAN XL幀通過兩個CRC(循環冗余校驗)進行保護,其Hamming距離為6,這意味著可以檢測到五個隨機分布的比特錯誤。
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。
CAN-XL與CAN-FD一樣具有兩個比特率相位。在仲裁階段,經典CAN和CAN FD一樣,比特率被限制為1 Mbit / s;在數據階段,由于只有一個節點正在傳輸,因此可以提高比特率。
市場對下一代總線CANXL的需求
在增加信息傳輸速率的基礎上,現有CAN總線的各種優勢也需要得到保留。
1.兼容性:向后兼容CANFD及HS-CAN
2.波特率:在數據段的傳輸速率[敏感詞]可達10Mbps甚至20Mbps
3.有效負載長度:達到或超過以太網的幀長度
在2020年第17屆國際CAN大會上CiA協會(CAN in Automation)介紹了第三代CAN通信技術CAN XL (CAN Extra Long)。CANXL是一種高度可擴展的通訊技術,其數據場長度提升至[敏感詞]2048 byte。物理層仍在開發中,其目標是進一步實現高達10Mbps甚至20Mbps的傳輸速率。
CANXL協議層
CANXL是對HSCAN和CANFD的進一步擴展,在很大程度上遵循相同的運行原理,即報文仍分為仲裁段和數據段。仲裁段仍使用500kbps至1Mbps的低速率,但數據段的傳輸速率提升至[敏感詞]20Mbps。CANXL通過位仲裁機制解決總線的訪問權限問題,遵循嚴格的優先級判定,讓更重要的報文得到更短延遲的傳輸。
在CiA601-1規范中定義了CANXL協議。與以太網相似,CANXL定義了兩個數據鏈路層子層:
1.Logical Link Control (LLC):位于OSI網絡層和Media Access Control (MAC)子層中間的層。
2.Media Access Control (MAC):負責將幀數據從LLC子層移動到Physical Signaling Sub-layer (PLS)子層,并通過位填充(Stuff-bits)和CRC (Cyclic Redundancy Check)來保護幀數據的傳輸。
如下圖,新的LLC幀格式可支持三代CAN協議。
其中,FDF表示這幀報文是經典CAN還是CANFD,FDF選擇了CANFD后,就可以額外選擇XLF段,進一步表示這幀報文是CANXL。根據協議格式,CANXL有如下幾個特點:
1. 在HS-CAN和CANFD中,CAN-ID字段(11 位或29 位)用于仲裁和尋址目的。在CANXL中,這些函數是分開的。11位優先級ID子字段(Priority ID)提供了CANXL數據幀的[敏感詞]優先級分配,系統工程師需要為數據分配[敏感詞]的優先級ID。
2. 32位接受字段AF (Acceptance Field)包含在CANXL控制器的64位硬件接受過濾器中,它可能包含節點地址或內容指示信息,可以用于包含經典CAN的高層協議。
3. 服務數據單元類型SDT (Service Data-unit Type)表示這個CANXL幀使用哪個高層協議,它是在ISO7498-4:1998中描述的嵌入式(OSI)層管理信息??梢允褂靡韵骂愋偷亩x:
? 遺留的基于CAN的高層協議
? 以太網幀的隧道化
? 經典CAN和CANFD幀的隧道化
? TCP/IP段
? CANopen / CANopenFD
? J1939-21/22消息
? 生產商自定義協議等
4. 虛擬CANID (Virtual CAN network ID)字段允許運行多達256個邏輯網絡在一個單一的CANXL網絡段。這允許實現由服務數據單元類型確定的多個同構邏輯網絡,這個字段可以說是一個嵌入的(OSI)層管理信息,如ISO7498-4:1998所述。
5. 數據長度編碼DLC (Data Length Code)在CANXL中增加到11位,支持[敏感詞]2048字節的數據長度。
6. 數據鏈路層安全指示SEC (DLL Security Indication)是一個新的位,表示在數據鏈路層使用了額外的數據安全協議。
CANXL物理層
CANXL網絡可以使用符合ISO11898-2:2016的任何類型的收發器,或者CiA601-4中規定的CANFD SIC信號改善收發器。對于10Mbps以上更高的傳輸速率,將定義在CiA610系列中新的CANXL-SIC收發器可以勝任。
CANXL controller (TC4) 搭配CANXL SIC transceiver作為CANXL技術的最終標準方案,硬件上要求CAN收發器支持SIC mode和FAST mode的模式轉換功能,即支持顯性/隱性和level_0/level_1兩種總線驅動方式以達到[敏感詞]20Mbps的傳輸速率。應用場景上,該方案可滿足CAN網絡節點大數據傳輸的需求并且可以彌補CAN與Ethernet之間的速率差距,同時也給CAN與Ethernet之間的數據交互帶來更大的便捷性。
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