摘要

随着汽车电子系统的日益复杂和智能化，高效的车载通信技术显得尤为重要。Controller Area Network（CAN）作为早期的车载网络标准，因其高效、可靠的特点，被广泛应用在各类车辆中。然而，随着技术的进步和需求的增长，CAN逐渐衍生出两种改进版本：CAN with Flexible Data Rate (CAN FD) 和 CAN eXtended Length (CAN XL)，以满足更高级别的数据传输需求。

下文将介绍从CAN到CAN FD，再到CAN XL的演变，并对比它们之间的差异。

经典CAN(CAN CC)

CAN，最初由博世公司开发，是一种面向微控制器的现场总线系统，用于实时信息交换。它的主要优点是结构简单、成本低且抗干扰能力强，能够支持多个节点同时进行通信，因此广泛的被应用于现代汽车的电子控制装置。

然而，随着车辆功能与现场设备的提高推动数据爆炸式增长，传统CAN规范限制了其数据传输速率，最大只能达到1Mbps，同时经典CAN面临着巨大的开销（>50%），因为每个CAN数据帧只能包含8个数据字节，这对于现代汽车中的大量传感器数据传输来说，可能略显不足。

CAN CC的主要性能特点:

多主方式工作，任一节点可在任一时刻主动发送。报文以标识符分为不同的优先级，可满足不同的实时性要求
非破坏性总线仲裁技术，大大节省了总线冲突的仲裁时间
速率最高可达1Mbps，最远可达10km
节点数可达110个，标识符几乎不受限制
短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，适于汽车及工业环境
每帧信息都采用CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低

CAN FD

为了解决CAN CC的不足，CAN FD应运而生。CAN FD，顾名思义，增加了数据传输的灵活性，将理论最高速率提升到5Mbps，甚至更高。这是通过扩展数据帧的长度和使用额外的位来实现的，这使得CAN FD能够在保持原有CAN协议兼容性的同时，显著提高了数据传输效率。此外，CAN FD还引入了错误检测和纠正机制，进一步提升了数据传输的可靠性。

与CAN CC相比，CAN FD主要在如下三个差异点：
1. 数据长度与有效载荷
CAN FD的主要优势之一在于其更大的数据负载能力。相较于传统的CAN，CAN FD的数据帧长度可以从8个字节扩展到64个字节，这意味着它可以携带更多的数据
2. 比特率切换与数据传输速度
CAN FD的最大创新在于其引入了比特率切换(BRS)功能，实现了灵活的数据比特率。在CAN FD中，仲裁段和数据段可以使用两种不同的比特率（标称比特率和数据比特率）
3. CRC校验值长度
除了上述两点，CAN FD还在错误检查上进行了优化。其CRC校验值的长度范围比CAN有所增加，这进一步增强了数据传输的准确性，降低了数据丢失或错误的风险。

CAN XL

尽管CAN FD在提高数据速率方面取得了重大突破，但随着自动驾驶、车联网等新技术的发展，对数据容量的需求也在不断增长。因此，CAN XL诞生了。CAN XL，旨在解决长距离、大容量数据传输的问题。CAN XL也维持了与原始CAN和CAN FD的向后兼容性，确保了新旧设备之间的无缝连接。CAN XL填补了CAN FD与100BASE-T1（以太网）之间的空白，为高速数据传输提供了出色的解决方案。CAN XL旨在改善 CAN 和 TCP/IP 网络之间的合作，并为 ECU刷写和软件更新等使用情况传输更大的数据流。

CAN XL的主要性能特点：