第三代CAN总线技术——CAN XL

第三代CAN总线技术——CAN XL

文章目录

• • 一、Controller Area Network Extra Long（CAN XL）
  • • 1. 规范
    • 2. 帧格式
  • 二、CAN XL相关芯片与设备
  • • 1. 支持CAN XL的MCU
    • 2. CAN SIC XL收发器
    • 3. CAN XL工具

一、Controller Area Network Extra Long（CAN XL）

第三代CAN数据链路层支持所有三种协议类型(CAN、CAN FD和CAN XL)。CAN XL数据字段长度为1字节到2048字节，并将CAN-ID字段分成11位优先级字段和32位接受字段。CAN XL为更高的层提供了一些新的嵌入协议的配置可能性。使用PWM编码允许比特率为10 Mbit/s或更多，具体取决于物理网络设计。CAN XL适用于骨干和子骨干网络应用，其设计目的是便于集成到TCP/IP网络系统中。

1. 规范

• CiA 610: CAN XL specification and test plans
• CiA 611: CAN XL higher-layer services
• CiA 612: CAN XL guidelines and application notes
• CiA 613: CAN XL add-on services

ref: CAN XL documents under development (2/2021)

2. 帧格式

红色为加速部分，具体字段含义定义如下：

• SOF（Start of Frame）：帧起始；

• PID（Priority ldentifier）： 优先级ID，指定优先级，将传统CAN ID的仲裁、寻址两功能拆分为CAN XL的PID优先级和下述AF寻址两部分；

• RRS（Remote Request Substitution）：远程请求，不支持远程帧；

• IDE（Identifier Extension）：ID拓展，只支持11位ID，固定为显性；

• XLF（XL Format）： XL格式，隐性电平表明为CAN XL帧；

• resXL（reserved bit XL format）：XL格式预留位，为之后可能的拓展更新预留；

• ADS（Arbitration-to-Dataphase Switch）：仲裁段向数据段转换，包括四个固定位，从ADH位之后开始加速，CANXL强制数据段加速；

• SDT（Service Data Unit Type）：服务数据单元类型，表示数据field使用的OSI协议。类似以太网帧中的EtherType。CiA 611-1的第一个版本指定了以下的SDT值:

  • 基于内容的寻址(即使用消息ID)

  • 节点寻址

  • CAN和CAN FD映射隧道

  • 以太网帧的节点隧道

• SEC（Simple Extended Content）：简单拓展内容，指明是否有进一步的链路层功能，比如QoS或安全功能；

• DLC（Data Length Code）：DLC是一个11位整数，其中数据字节数是该整数加1；

• SBC（Stuff Bit Count）：填充位计数；

• PCRC（Preamble CRC）：前导CRC，保证头部数据传输正确；

• VCID（Virtual CAN network ID）：虚拟CAN网络ID，划分CAN虚拟逻辑网络，类似以太网帧中的VlanID；

• AF（Acceptance Field）接受域，该字段包含在CAN XL控制器的64位硬件接受过滤器中，可能包含节点地址或内容指示信息；

• Data：数据位于1-2048字节之间，10Mbps或更高；

• FCRC（Frame CRC）：帧CRC，整个帧的CRC，包括PCRC；

• FCP（Format Check Pattern）：格式校验模式，对固定位检查；

• DAS（Dataphase-to-Arbitration Switch）：数据段向仲裁段转换，包括四个固定位，从FCP0后开始减速；

• ACK（Acknowledge）：响应；

• EOF（End of Frame）：帧结束；

ref: CAN in Automation (CiA): Controller Area Network Extra Long (CAN XL) (can-cia)

ref: The automotive industry is waiting for CAN XL (1/2023)

ref: 3rd generation of the CAN data link layer (4/2020)

二、CAN XL相关芯片与设备

1. 支持CAN XL的MCU

截至2023年8月，下述芯片均未量产。

• NXP S32Z2

ref: S32Z2安全可靠的高性能实时处理器 | NXP 半导体

ref: GreenBox 3实时开发平台 | NXP 半导体

• ST Stellar SR6P6x
  

ref: Stellar P运动控制 - 意法半导体STMicroelectronics

• Infineon TC4x

ref: 32-bit TriCore™ AURIX™– TC4x - Infineon Technologies

• Renesas RH850/U2x

ref: Vehicle Computer Generation 3 | Renesas

ref: RH850/U2A - 区域/域微控制器系列 | Renesas

2. CAN SIC XL收发器

• 博世：博世的CAN SIC XL(概念验证)收发器和搭载CAN SIC XL收发器的电源管理IC正在开发中，概念收发器的样品可用。

• NXP：NXP正在开发CAN SIC XL(概念验证)收发器，样品可用。

• TI：德州仪器公司正在研发CAN SIC XL收发器。

3. CAN XL工具

• Keysight、LeCroy和Rohde&Schwarz正在开发CAN XL协议信号解码器。
• Vector新推出的CANoe工具将支持CAN XL。

ref: CAN XL ecosystem and product availability (1/2023)