2024年3月22日，期待已久的ISO 11898-2：2024版本橫空出世，標志著新一代CAN總線的時代即將到來（ISO/FDIS 11898-1：2023也處于最終投票階段）。搭載著2048Byte的CANXL列車已蓄勢待發(fā)，決心突破10M的高速通道。Autosar、英飛凌、ST、Vector和NXP等行業(yè)風向標早已準備迎接CANXL高速通道給整車SoA架構帶來新的變革。
1、第三代CAN總線（CANXL）
CAN XL（Controller Area Network eXtended Length）作為CAN通信技術的最新進展，展現(xiàn)了顯著的優(yōu)勢和廣闊的應用前景。它旨在填補CAN FD與以太網(wǎng)之間的空白，成為車載網(wǎng)絡通信的重要補充。
CAN XL目前的發(fā)展狀態(tài)和優(yōu)勢
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高數(shù)據(jù)傳輸速率：CAN XL支持高達20 Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，顯著高于CAN FD的8 Mbps上限，滿足了現(xiàn)代汽車和其他應用中對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?nbsp; 。
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更大的數(shù)據(jù)字段長度：CAN XL允許的數(shù)據(jù)字段長度最大可達2048字節(jié)，遠超過CAN FD的64字節(jié)限制，適用于需要傳輸大量數(shù)據(jù)的應用 。
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兼容性和靈活性：CAN XL與現(xiàn)有CAN和CAN FD技術兼容，允許在同一網(wǎng)絡上共存，形成混合網(wǎng)絡。這為現(xiàn)有的CAN系統(tǒng)向CAN XL的升級提供了便利 。
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標準化和生態(tài)支持：CAN XL的標準化工作正在積極推進，CiA牽頭的610-1和CiA610-3規(guī)范已發(fā)布。ISO目前也已發(fā)布CAN XL的ISO_DIS11898-1 和 ISO 11898-2標準。此外，AUTOSAR的CAN XL標準已發(fā)布。同時CAN XL得到了汽車Tier1和芯片廠商的廣泛支持。例如，博世、英飛凌、恩智浦等知名廠商已推出基于CAN XL的MCU產(chǎn)品，且多數(shù)處于樣品階段。此外，是德科技等工具供應商也推出了適用于CAN XL協(xié)議的測試設備 。
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應用前景：CAN XL適用于多種應用場景，包括需要更高帶寬的應用、支持面向服務的架構（SOA）的應用以及安全應用。其成本效益高，能夠在結合CAN和以太網(wǎng)功能的同時，保持CAN的低價格優(yōu)勢。
CANXL & OSI 模型
由于CANXL數(shù)據(jù)段支持2048Byte數(shù)據(jù)量的傳輸，所有在OSI協(xié)議棧上CANXL技術理論上可以適配以太網(wǎng)的高層協(xié)議，比如SOME/IP和TCP/IP等以太網(wǎng)協(xié)議。但是，具體的以太網(wǎng)協(xié)議兼容還需要更進一步的驗證。
除此之外，CANXL也在PCS和PMA子層之間增加了PWM編解碼機制，用以切換PMA子層的兩種總線驅(qū)動方式（顯性/隱性 && level0/level1）以達到20Mbit/s的傳輸速率。
2、CANXL幀結構
仲裁場
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SOF、ID、IDE（CANXL無擴展幀）、RRS（禁用遠程幀）、FDF字段與CANFD一致
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XLF字段：用以區(qū)分是否為CANXL幀
控制場
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reXEL：保留位
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ADH、DH1、DH2和DL1（ADS）：模式轉(zhuǎn)換和速率轉(zhuǎn)換字段，由SIC mode 切換為FAST mode。CANXL收發(fā)器包含兩種總線驅(qū)動方式（顯性/隱性 && level0/level1），并在仲裁場采用顯性/隱性驅(qū)動和數(shù)據(jù)場采用level0/level1。（PMA模式轉(zhuǎn)換由PCS子層發(fā)送PWM編碼控制）
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SDT、SEC和DLC字段：指出數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)類型（類似以太網(wǎng)Type字段）；功能保留位；指明數(shù)據(jù)場長度
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SBC字段：指明SOF和仲裁場bit填充數(shù)（動態(tài)bit填充）
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PCRC字段：前向CRC校驗（仲裁場、reXEL、ADS、SDT、SEC、DLC和SBC）
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VCID：虛擬CAN網(wǎng)絡ID（類似以太網(wǎng)VLAN）
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AF：用于尋址功能，具體內(nèi)容取決于SDT（e.g. SDT=0x05時，AF為以太網(wǎng)目的MAC地址）
數(shù)據(jù)場
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Data字段：CANXL數(shù)據(jù)段，可封裝以太網(wǎng)上層協(xié)議（e.g. TCP/IP...）
CRC場
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FCRC字段：用于整幀CRC校驗
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PCP：格式檢驗字段
ACK場
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DAH、AH1、AL1和AH2字段（DAS）：模式轉(zhuǎn)換和速率轉(zhuǎn)換字段，由FAST mode切換為SIC mode
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ACK字段：用于確認報文被成功接收
3、PCS&PWM編碼
CAN XL物理編碼子層（PCS）與CAN FD的PCS子層類似，負責數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收，進行信號編碼和解碼，錯誤檢測和處理，信號調(diào)制和解調(diào)，物理層參數(shù)管理（如比特率、位定時、同步等），以及與PMA子層交互等功能。
但是，CANXL在PCS子層和PMA子層之間引入PWM編碼機制，以實現(xiàn)PMA子層兩種總線驅(qū)動方式的切換。
PWM編碼是一種采用長相和短相來區(qū)分PWM符號的編碼機制。如圖所示，在發(fā)送機上，TXD會以上升沿開始，并先發(fā)送短相在發(fā)送長相。在接收機上，RXD會以下降沿開始，并先發(fā)送短相在發(fā)送長相。
4、總結
在應用場景方面，CAN XL可以用于多種網(wǎng)絡拓撲，包括總線型、點對點、菊花鏈、星形或雙星形網(wǎng)絡。它還支持與以太網(wǎng)的無縫銜接，可以通過更大數(shù)據(jù)段傳輸高層協(xié)議數(shù)據(jù)。此外，CAN XL的新增比特位，如SDT（Service Data Unit Type）和VCID（Virtual CAN ID），使其能夠更好地適配SOA架構的發(fā)展趨勢。
總體而言，CAN XL作為CAN技術的下一代，以其高數(shù)據(jù)傳輸速率、大容量、兼容性和經(jīng)濟性等優(yōu)勢，在汽車電子電氣架構中展現(xiàn)出巨大的應用潛力。
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