Was bedeutet CAN FD?

09.08.2021 12:55 Von Lukas

Jacob Viertel

Abbildung: SPARKS Dock 2.0 - Das neue smarte CAN FD Interface

Was bedeutet CAN FD?

CAN FD steht für Controller Area Network Flexible Data-Rate und bezeichnet die Weiterentwicklung des Datenprotokolls CAN. CAN FD wurde bereits 2012 von Bosch entwickelt und sollte den klassischen CAN bei steigender Datenrate entlasten.

Was ist der Unterschied zu CAN?

Wie der Name bereits indiziert, unterscheidet sich CAN FD hinsichtlich seiner flexiblen Datenrate vom klassischen CAN. Das Datenfeld bei CAN FD ist mit 64 Byte sechsmal größer als das Datenfeld vom klassischen CAN.

Auch die Fehlerdetektion hat sich durch den Einsatz zusätzlicher Bits maßgeblich verbessert. Die Verwendung von dynamischen Stuff-Bits in der Cyclic Redundancy Check-Berechnung ist nur ein Beispiel für die verbesserten Sicherheitsmechanismen beim CAN FD.

Neben dem geringeren Risiko von unentdeckten Fehlern, hat CAN FD im Vergleich zum Vorgänger CAN auch eine höhere Bandbreite, eine bessere Echtzeitperformance und eine geringere Latenz.

Beim klassischen CAN ist die Bandbreite abhängig von der Kabellänge. Hierbei gilt, je länger das Kabel desto geringer die Bandbreite. Diese Beziehung gilt nicht für das neue CAN-FD Protokoll.

Warum wird mir CAN-FD in Zukunft häufiger begegnen?

Die Automobilbranche ist geprägt durch eine große Datenmenge und eine enorme Geschwindigkeit der Diagnosekommunikation in den Fahrzeugen. Der klassische CAN wird seit Jahrzehnten in der Automobilbranche eingesetzt und hat sich als Standard durchgesetzt. Da immer mehr Funktionen im Auto implementiert werden, steigert sich dadurch nicht nur die Menge der Daten und die zu verschickende Datenrate, sondern auch die Priorität der Nachrichten ist höher. Ein Grund für solche erhöhten Datenmengen sind Beispielsweise Innovationen wie die Advanced Driver Assistance Systems. (Z um ADAS Blogartikel - "Was ist ADAS?") Die sicherheitsrelevanten Funktionen von solchen Fahrerassistenzsystemen sind umfangreich und erfordern eine weitaus größere Datenrate. Diese stetig steigende Datenrate und die höhere Priorität der Nachrichten bringt allmählich den klassischen CAN an seine Belastungsgrenze. Damit auch in Zukunft die Datenraten ereignisgesteuert durch das Fahrzeug gelangen, werden in Zukunft die Steuergeräte vermehrt mit dem CAN-FD Protokoll arbeiten.

Warum diese Weiterentwicklung und keine Neuentwicklung?

Die großen Vorteile sind, dass durch den Einsatz von CAN-FD das Know-How und bewährte Konzepte vom klassischen CAN beibehalten werden und bei der Verarbeitung wesentlich größerer Datenmengen Zeit und somit Kosten eingespart werden können. Zu den bewährten Konzepten vom klassischen CAN zählen die Arbitrierung anhand von Botschaften-ID, ereignisgesteuerter Versand von Nachrichten und das Quittieren von empfangenen Nachrichten durch das Acknowledgement-Bit.

Der große Nachteil beim Wechsel von CAN auf schnellere Kommunikationssysteme wie Automotive Ethernet ist, dass ein Komplettumstieg notwendig ist. Das heißt alle CAN Teilnehmer müssen auf das neue System angepasst werden. Der CAN FD Controller kann jedoch auch als klassischer CAN-Knoten verwendet werden, da dieser auch die bisherigen Formate des klassischen CAN verarbeiten kann. Das hat den Vorteil, dass die Netzknoten schrittweise durch CAN FD fähige Steuergeräte getauscht werden können.

Was sind potentielle Einsatzgebiete für CAN-FD?

Durch eine schnelle Ethernet-Verbindung zum zentralen Gateway oder dem Domain-Rechner würde das Herunterladen von Software in das Fahrzeug beschleunigt werden. Problematisch wäre aber die Langsame Verteilung über klassische CAN Netzwerke zu den einzelnen Steuergeräten. Durch den Einsatz von CAN-FD kann der Prozess der Online-Steuergeräteaktualisierung beschleunigt werden.

Des Weiteren können Software-Updates in den Werkstätten durch den Einsatz von CAN-FD Steuergeräten um ein Vielfaches schneller eingespielt werden und damit eine Zeitersparnis von 50-80 Prozent erreicht werden.