CAN-FD协议有哪些车用

以某车型为例，该项目已对CAN-FD网络进行了量产化应用，该项目基于电子电气功能架构搭建了集合多种车载网络协议的网络架构，集信息域、互联域、自动驾驶域、底盘动力域的多域融合的一汽新一代整车网络架构，该架构具备支持拓展L2+级自动驾驶和整车级 OTA 技术的能力，具有高功能安全、高信息安全的技术优势。

2.1 功能定义

本车型CAN-FD部分主要实现ADAS自动驾驶和动力车控等功能，ADAS功能分为驾驶智能辅助功能和自动驾驶功能，包括拨杆换道、自动换道、自适应巡航、高速代驾、拥堵跟车、自动泊车等基本或高阶的功能，涉及到 ADAS域控制器与感知传感器、底盘、动力等执行控制器的控制交互。

2.2 方案设计

对于 2.1 章节所描述的功能需求，在以往项目设计时多采用 CAN 总线进行传输相关报文，但随着ADAS 功能水平升级，这些 ADAS功能的实现对网络通信有着更高性能、低时延、高带宽及ASIL B+的功能安全要求，传统CAN通信已无法满足。一汽红旗在本车型上首次应用 CAN-FD 搭建ADAS 等域的网络架构，实现 ADAS 域控制器与感知控制器及执行控制器之间的高实时性和稳定性的通信传输。

在本车型网络架构设计中，将 ADAS 功能相关的报文分为2类，控制类和感知类。再根据每个单元功能的功能安全ASIL等级确定每条报文和信号的ASIL等级，进而制定每条信号的E2E校验策略。由于舒适娱乐采用传统CAN的网络骨架，所以在中央网关中做了CAN 转 CAN-FD（CAN-FD 转 CAN）的功能设计，并对网关做了功能安全冗余设计，网关功能安全设计内容在此不做赘述。

2.3 设计实现

2.3.1 车型CAN-FD节点拓扑结构设计

在本车型项目中，CAN-FD 节点主要有网关控制器、ADAS 域控制器、ADAS 感知控制器、动力域控制器、底盘域控制器（图 5）。

图5 车型CAN-FD节点拓扑

其中网关主要实现 PDUCAN-FD 路由功能、CAN-CANFD 路由功能；ADAS 域控制器实现 ADAS 规划决策功能；ADAS
感知控制器实现环境感知和定位功能；动力域控制器实现动力分配和控制功能；底盘域控制器实现制动和转向功能。

2.3.2 路由策略设计

从 CAN 到 CAN-FD 的路由，考虑到传输效率，网关将接收到的多个 CAN 报文打包到一个 CAN-FD报文中进行发送，为保证报文矩阵的可扩展性和打包解析的便利性，CAN-FD中每8个bytes与传统CAN报文相对应，每连续的8 bytes中至少预留32bits用于未来功能的扩展。

网关的报文路由形式分为CAN-CAN路由，CANCANFD 路由和 CANFD-CAN 路由 3 种，CAN-CAN 路由遵循传统 CAN路由原则，在此不做赘述，后文主要对后2种路由形式进行详细说明。

CAN-CANFD路由：网关可以将多条报文进行组包后转发，也可以不组包单报文转发；单报文转发仅改变源网段报文的ID和报文类型（帧结构和传输速率），但不改变数据场里信号的位置和数据场长度（DLC），这种转发形式称为报文路由。直接路由可以通过底层软件自己完成，不需要上层软件的参与，路由时间延迟低，一般可控制器在2ms以内。

图7 报文路由过程示例

CANFD-CAN路由：CAN-FD到CAN总线的消息转发需要将DLC长达64 bytes的CAN-FD的消息帧拆分为多个DLC最长为8bytes的CAN消息帧，需要数据场中的信号拆分重组，改变报文的ID、报文类型、DLC长度以及信号位置，这种路由方式称为信号路由。信号路由过程需要上层软件的参与，路由时延相比报文路由要高一些，想实现功能安全，网关也需要做更多的安全冗余设计工作。

2.4 CAN-FD通信性能验证

针对本项目设计，搭建了台架对 CAN-FD相关节点进行了一致性测试和硬件在环（Hardware In the Loop，HIL）验证，在网络的关键性能指标如总线负载率、吞吐量、平均时延和峰值时延、网络利用率和网络效率都得出了不错的结果数据。