Autosar通信入门系列05-聊聊一帧Can/CanFD报文发送时间？

1. 概述

本篇我们一起看下一帧Can报文发送需要多长时间，下述文章里我们会首先计算下Can分别对应的字节数，再根据传播速率计算出一帧报文传输的时间，内容简单但还有点意思。本文大纲如下：

2. 一帧CAN报文发送时间计算

CAN及CANFD对应的标准帧及扩展帧的格式如下，其中CAN与CANFD的主要区别在于数据场的长度不同，标准帧与扩展帧的区别在于仲裁场长度不同。

对于一帧8字节数据的标准CAN报文总共的Bit位数量：
帧起始（1位）+ 仲裁段（13位）+ 控制段（5位）+ 数据段（64位）+ CRC段（16位）+ ACK段（2位）+ 帧结束（7位）= 108位

对于数据8字节的扩展帧：
帧起始（1位）+ 仲裁段（33位）+ 控制段（5位）+ 数据段（64位）+ CRC段（16位）+ ACK段（2位）+ 帧结束（7位）= 128位

当对应CAN报文传输速率为500kBaud/s时，即传输一个Bit需要的时间为：1/500k = 2us/bit，对应上述的标准帧及扩展帧的传输时间：
标准帧：108 x 2 = 216us
扩展帧：128 x 2 = 256us

3. 一帧CanFD报文的传输时间计算

那对于一帧CanFD报文需要多长时间呢？同样需要先了解其数据格式，对于标准CANFD报文，其帧组成如下，

3.1 标准CAN与CANFD两者间的区别

与CAN 帧相同，CANFD报文同样有帧起始+ 仲裁段+ 控制段+ 数据段+ CRC段+ ACK段+ 帧结束，七个部分组成，两者区别在于：

1. 传输速率不同：CAN FD的速率可变，从控制场中的BRS位到ACK场之前（含CRC分界符）为可变速率，最高速率可达到8Mbps，其他部分与CAN相同。

2. 数据长度不同：CAN FD支持的最大数据长度为64byte，CAN支持的最大数据长度为8byte。

3. 帧格式不同：CAN FD新增了FDF、BRS、ESI位，其中：
   FDF 位（Flexible Data Rate Format）：原 CAN 数据帧中的保留位 r，表示 CAN 报文还是 CAN-FD 报文，FDF 位常为隐性（1），表示 CAN FD 报文；
   BRS 位（ Bit Rate Switch）：表示位速率转换，当 BRS 为显性位（0）时数据段的位速率与仲裁段的位速率一致（恒定速率），当 BRS 为隐性位（1）时速率可变（即 BSR 到 CRC 使用转换速率传输）；
   ESI 位（Error State Indicator）：发送节点错误状态指示，主动错误时发送显性位（0），被动错误时发送隐性位（1）。

4. ID长度不同：CAN FD标准帧ID长度可扩展至12bit，CAN的标准帧ID为11bit。

3.2 CANFD报文传输时间计算

在计算一帧CANFD报文传输时间时，需要注意CANFD报文

由于CANFD采用了双波特率形式：标准波特率（也称仲裁域波特率）和数据域波特率，所以帧结构中不同段采用的波特率也不同。

仲裁域波特率所占位数：帧起始（1位）+ 仲裁段（13位）+ 控制段的EDL、r0、BRS(3位)+ ACK段（2位）+ 帧结束（7位），共26位。

数据域波特率所占位数：控制段的ESI、DLC(5位)+ 数据段（0~512位）+ CRC段（28/33位），最多共550位。

假设仲裁域波特率为500Kbps（位时间2us），数据域波特率为2Mbps（位时间0.5us）
则发送一帧标准CANFD报文需要的时间为：26 x 2us+550 x 0.5us = 52 + 275 = 327us

注此处计算的前提条件如下：
1）CANFD报文为标准CANFD报文，非扩展帧；
2）上述报文位数中，不含填充位个数，在CAN/CAN FD协议中规定：每5个相同的位就必须填充一个相反位，该位即为填充位。例如发送的帧ID为0x55或0xAA，其二进制分别为0101 0101或1010 1010，即每个位与前后位均相反，若此时ID和数据均为0x55或0xAA，则可以使填充位个数最少。