CAN in Automation e.V. CAN FD - schnell und zuverlässig

CAN FD bietet eine höhere Übertragungsrate und mehr Nutzdaten pro Nachricht als CAN. Längere Prüfsummen sorgen für Zuverlässigkeit, aber aufgrund der höheren Datenrate wachsen auch die Ansprüche an die physikalische Übertragung.

Die Automobilindustrie ist trotz aller Innovationen eine konservative Industrie. Jede Änderung will wohl bedacht sein und darf auf keinen Fall zu Rückrufaktionen führen. Deshalb wird auch in naher und mittlerer Zukunft CAN (Controller Area Network) das dominierende Kommunikationssystem im Auto sein. Es ist erprobt, zuverlässig und robust. Für komplexere elektronische Steuergeräte wird jedoch eine größere Bandbreite benötigt, vor allem für das Herunterladen von Software.

Das war der Grund, warum das seit 1991 in Fahrzeugen verwendete Bussystem verbessert wurde. Das unter der Bezeichnung CAN FD (CAN mit flexibler Datenrate) verbesserte CAN-Protokoll ist rückwärtskompatibel. Es erlaubt eine schnellere Übertragung und transportiert pro Nachricht mehr Nutzdaten als bisher. Je nach Netzwerktopologie (Bus, Stern usw.) werden Geschwindigkeiten von 2 Mbit/s bis 8 Mbit/s erreicht (Bild 1).

Die Nutzdaten wurden von maximal 8 Byte (klassisches CAN-Protokoll) auf maximal 64 Byte (CAN-FD-Protokoll) pro Nachricht erhöht. Das CAN-FD-Protokoll wurde bereits zur internationalen Normung eingereicht. Es wird derzeit von der zuständigen Task Force in die bestehende CAN-Norm (ISO 11898-1) eingearbeitet. Es wird also zukünftig zwei Protokoll-Varianten geben: Classic CAN und CAN FD. Der zugehörige Konformitätstestplan (ISO 16845-1) wird ebenfalls entsprechend angepasst.

Um die Zuverlässigkeit der Übertragung beizubehalten, musste das CAN-FD-Protokoll gegenüber dem klassischen CAN-Protokoll leicht verändert werden.

Statt der bisherigen 15-bit- Prüfsumme wird nun eine 17-bit-Prüfsumme für Nachrichten bis 16 Byte Nutzdaten verwendet. Für noch längere Nachrichten mit bis zu 64 Byte wird eine 21-bit-Prüfsumme genutzt. Alle eingesetzten Prüfsummen garantieren, dass mindestens fünf beliebig eingestreute Bitfehler erkannt werden (also eine Hamming-Distanz von fünf). Zusätzlich sind in den neuen Prüfsummen feste Stuffbits eingefügt, die eine noch zuverlässigere Kommunikation ermöglichen.

Die meisten Pkw-Hersteller werden CAN FD zuerst zum Herunterladen von Software verwenden. Hier ist der Leidensdruck am höchsten. Eine schnelle Ethernet-Verbindung zum zentralen Gateway oder Domain-Rechner würde zwar auch das Herunterladen in das Fahrzeug beschleunigen, aber dann ginge es langsam über klassische CAN-Netzwerke zu den einzelnen Steuergeräten. Mit CAN FD kann man dies beschleunigen. Jede gewonnene Minute lässt sozusagen die Kassen der Autohersteller klingeln. Das gleiche gilt für die Werkstätten, wenn sie Software-Updates einspielen.