由于汽车领域对带宽的要求更高，CAN（控制器区域网络）规范通过称为 CAN FD 的新迭代进行了扩展，以实现灵活的数据速率。
CAN
具有成本、灵活性和鲁棒性等优势，所有这些都非常有利于许多领域的非汽车应用。CAN FD 扩展的市场机会更加广阔。本文介绍了 CAN 和 CAN FD
的基础知识，以及使用不同物理层或以 CAN 作为数据链路层的更高层协议的不同应用实现。
首先，让我们谈谈 CAN 相对于 RS232 或
RS485 等标准串行通信的优势。由于 CAN 具有更高的错误检测通信速度，因此它具有出色的稳健性和更低的成本。
成本和灵活性
汽车行业重要的驱动力是减少汽车中的布线量。由于采用
双绞线布线，布线相对容易，重量轻，价格便宜。终端电阻对于以更高速度运行 CAN 和 CAN FD
是必需的。灵活性是一个很大的优势，因为使用更多节点扩展系统非常容易。
错误检测和鲁棒性
CAN 和 CAN FD 包含非常可靠的错误检查机制。位填充和监视在层工作，而帧检查、确认和循环冗余检查在 OSI
模型的第二层工作。
位填充在五个连续的高位或低位之后添加一个交替位。具有相同级别的六个连续位表示错误。位监控会回读每条发送的消息。如果存在差异（仲裁或确认字段除外），则会检测到错误。一个很大的优势是可以非常及时地检测到错误。
由于数据长度不同，循环冗余校验在 CAN 和 CAN FD
上的实现方式不同。帧错误（有时也称为格式或格式错误）使用预定义的值，这些值在接收端必须相同。每条消息都需要确认。这三种错误检查机制在消息级别上运行良好。
总之，CAN 和 CAN FD
非常健壮和可靠，具有多种不同的错误检查。在消息传输期间不会丢失数据，并且可以防止消息冲突。每个节点在发送之前等待一段时间的不活动。情况二，同时发送消息，发送方检测哪个消息具有更高的优先级，并禁用具有较低优先级的消息。与两条消息都停止并稍后发送的以太网相比，在
CAN 上，优先级的消息通过。
高速和低延迟
CAN 支持高达 1Mbps 的数据速率。使用 CAN
FD，可以提高控制和数据区域的数据速率，具体取决于 CAN FD 控制器的时钟。仲裁阶段的速率保持在 1Mbps。
CAN 的延迟小于
145us，而对于具有 8Msps 和 8Byte 数据的 CAN FD，延迟小于 58us。
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短数据帧在延迟方面具有优势。完整包的传输和解码速度更快，因此反应时间也更快。随着 CAN FD 上传输速率的提高，这种影响甚至更大。与专为大数据量设计的
TCP/IP 通信相比，数据包相对较大，因此延迟增加。这意味着与 10 或 100 Mbit 的 TCP/IP 通信相比，CAN FD
可能具有更短的反应时间，具体取决于数据量，并显示出更好的总体实时性能。
限制
关于节点的数量，理论上没有限制，因为每条消息都可以发送到不同的节点。实际上，每个节点都会引起总线上的信号反射，传输质量取决于
CAN 收发器和物理层上的实现。
这也是长距离时速度受限的原因。通常的值是在 CAN 上多 25 个节点，在 CAN FD 上多 8
个节点。
汽车以外的应用示例
为什么在汽车应用之外使用 CAN FD由于上述的巨大优势。CAN 和 CAN FD
广泛应用于各个行业，包括：
楼宇自动化
电梯和升降机
访问控制、灯光控制和安全开门器
空调
汽车售后市场
车队跟踪、车辆跟踪
用于预测性维护、远程信息处理、保险和黑盒的日志记录
医疗保健设备
工业的
工业驱动
内阁
消费者
游戏机
机器人学
在主机和链式执行器之间
带有两个 CAN FD 控制器单元的 MCU 与 TrustZone 和 Security
相结合的一个很好的用例是楼宇自动化中的一个控制单元，将安全部分与非安全部分分开。一个 CAN FD 控制器可用于安全端，以控制关键组件，例如开门器、滑动门和
ID 卡读卡器。第二个 CAN FD 可用于楼宇自动化中的非关键控制部件，例如建筑物内的电灯开关按钮、灯泡和门。
双 CAN FD 单元的另一个用例是网关功能，例如大型楼宇自动化系统、大型机柜和通信扩展模块。具有集成 CAN FD 控制器的 MCU
有许多不同的用例，例如执行器、传感器和控制。
CAN FD
非常适合需要高安全性和可靠性的应用，例如机器人、电梯和运输系统，以及医疗保健系统。汽车应用中必需的可靠性要求在这些用例中也非常有益。
