博世30多年前開發的標準協議，未來還會存在嗎？

未來CAN是否仍然存在？

到目前為止，CAN已經安裝了數十億個單元，是一種經過驗證的車載網路技術，它對於車內設備的數據包通信的可靠性優勢，也許在未來和今天一樣重要。

上世紀80年代由博世為汽車工業中的安全關鍵系統而設計，CAN提供了一些獨特的特性，使其廣泛地應用於任何安全可靠的車載控制系統。

可靠性：CAN被認為是傳輸實時數據的最可靠方法之一。CAN協議確定每個正在發送的消息的優先順序，從而允許簡單、不間斷的通信流，即使同時發送多個消息。

數據一致性：這在CAN系統中得到保證，因為每個節點接收相同的消息，並且所有節點在接受消息之前檢查消息是否正確。數據一致性是任何安全保障系統的強制要求，CAN提供了滿足這一要求的方式。

保證延遲：在CAN中，高優先順序消息可以同時傳輸，並且逐位仲裁將以可預測的方式解決任何消息衝突。具有25個節點的CAN系統保證高優先順序消息的延遲小於0.25毫秒。

相比之下，標準乙太網不能保證等待時間。解決辦法包括安裝用於閉環控制的專用乙太網網路，但最終，這些網路可能很昂貴（至少目前看是這樣）。

一種有效的定址方法：CAN沒有地址，只有消息內容的標識符，允許非常短的消息，即僅內容標識符和值。因此，所有連接的CAN模塊都接收每個消息，由接收方選擇要處理的正確消息。發送節點不需要知道誰應該接收消息，並且接收節點不需要知道消息源。

同時，CAN確保所有接收器獲得與跨所有單元的同步決策相同的數據。這是在控制系統中建立連接的非常有效的方法，使得能夠輕鬆地創建點對點、多播和廣播消息傳遞方案。

CAN獨特的定址方法提供了高水平的系統和配置靈活性：添加和減少CAN節點無需硬體或軟體修改。

網路範圍的錯誤檢測：在CAN中，所有節點都參與錯誤檢測過程。如果任何節點檢測到錯誤，則所有節點在消息可用於應用程序之前刪除它，從而確保沒有單元處理不同的數據。

然後，發射端重新傳輸消息，導致以CAN較高的比特率進行的重傳的最大延遲在毫秒以內。

但CAN並非沒有它的局限性。為了提供實時性能，CAN比特率根據匯流排的長度進行了限制。此外，包長度隨著時間而受到限制，以確保低優先順序CAN幀不能延遲高優先順序信息。

現在，比較明確的趨勢是向CAN FD的過渡。

此後，博世公司與幾家汽車製造商和CAN行業參與者共同開發了一個更強大的CAN協議，就是2011年發布的CAN FD(Flexible Data-Rate)，增加了數據部分中的比特率，使得在不增加CAN幀的時間長度的情況下增加數據部分中的位元組數成為可能。

性能和帶寬的這種改進促進了諸如加密、身份驗證和顯示之類的應用，這三個關鍵驅動因素是對每個CAN幀中更多數據的需求。

和傳統的CAN相比，CAN FD具有較短的CAN幀，同時增加比特率，這降低了等待時間，提高了實時性能並增加了帶寬。

CAN FD還可以在CAN幀中保存更多的數據：每幀從8位元組到64位元組。相對較少的開銷，可以期待更好的數據吞吐量。當發送大型數據對象時，您可以依賴更簡單、更有效的軟體。

此外，CAN FD具有更高性能的CRC演算法，降低了未檢測到錯誤的風險。

目前，CAN FD正與幾家大型汽車製造商積極開發，並擁有來自Microchip、NXP、STMicro和TI等公司的大量支持。CAN FD增加的性能和通信帶寬使其成為傳統CAN和未來自動駕駛汽車中正在實現的更複雜的協議（如FlexRay和乙太網）之間的理想中間地帶。

而汽車工業向CAN FD過渡的最緊迫原因之一是系統內所有級別的安全必要性。CAN一般在封閉系統內運行，不能從外部訪問，在一個幀中具有多達64個數據位元組，CAN FD為安全簽名提供了大量空間。

隨著CAN FD開始出現在中高端微控制器中，內置的硬體支持安全演算法如高級加密標準（AES）是可能的，軟體解決方案可用於保護CAN和CAN FD。

那麼，未來CAN FD與乙太網會共存嗎？

我們知道面向自動駕駛、車聯網及V2X，帶寬正在成為問題，為什麼不簡單地使用乙太網而不是CAN FD呢？

當需要傳輸大量信息時，乙太網有它的優勢，但前提是時間延遲不是必要條件，它也適合於專用的點對點通信，其中不需要「爭搶」通信帶寬，例如在攝像頭和正在處理圖像的ECU之間。

然而，CAN是專門為分散式嵌入式控制系統設計的，其中數據一致性和消息衝突解決是以可預測的方式執行的。

如果指定CAN使用相同的物理層技術，則CAN可以與乙太網相同的比特率運行（比特率越低，系統越健壯，因此為什麼指定CAN為低比特率）。

展望未來，CAN和乙太網完全有可能在同一物理層上共存，例如通過將CAN控制器置於靜默模式一段時間，允許網路與乙太網或用於交換非控制信息的另一協議一起操作。

使用高速協議要求使用更好的線纜和更好的布線布局，這反過來可以使CAN控制系統比今天更加可靠。

顯而易見的是，CAN和乙太網一樣，並沒有停止演進。CAN也正在計划進一步增加有效負載，使最大位元組數從CAN-FD的64個位元組增加到4096個位元組。而CAN被證明的可靠性和使用低成本仍然是其有力競爭武器。

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