Van CAN Classic naar CAN XL
De ontwikkeling van CAN is altijd gedreven geweest door de toenemende vraag naar bandbreedte en efficiëntie. CAN Classic bood tot 1 Mbit/s en acht databytes per frame, wat decennia lang voldoende was. CAN FD breidde dit uit tot 64 databytes en maakte flexibel schakelen tussen bitsnelheden binnen de datafase mogelijk, tot een snelheid van 8 Mbit/s. CAN XL - XL staat voor 'eXtra Long' - zet deze ontwikkeling nu voort door payloads van maximaal 2.048 bytes per frame en datasnelheden tot 20 Mbit/s te ondersteunen in de snelle modus. Met deze mogelijkheden overtreft CAN XL niet alleen zijn voorgangers, maar positioneert het zich ook als een brugtechnologie tussen traditionele veldbussen en snelle Ethernet-netwerken.
| CAN Classic | CAN FD | CANXL | |
|---|---|---|---|
| Data veld | 0-8 bytes | 0-64 bytes | 0-2048 bytes |
| Bit snelheden | |||
| Arbitratie | Max 1 Mb/s | Max 1 Mb/s | Max 1 Mb/s |
| Data fase | Max 1 Mb/s | Max 12 Mb/s | Max 20 Mb/s |
| Bericht opbouw | |||
| Type | Standaard & Extended | FD Standaard & FD Extended | XL Structuur |
| CRC | 15-bit (11-bit standaard) | 17 of 21 bit | 32 bit |
| Bit stuffing | Standaard | Verbeterd | Optimaliseert |
| CRC | 15-bit (11-bit standaard) | 17 of 21 bit | 32 bit |
| Foutafhandeling | Standaard | Verbeterd | Verder verbeterd |
| Toepassingen | |||
| Sensoren, Legacy | Mid-snelheid ECU's, Diagnose | ADAS, ECU Backbone | |
Structuur en frameformaat
De kern van CAN XL wordt gevormd door het XL Frame Format (XLFF), dat volledig anders van opzet is dan de bekende CAN-framestructuur. Een van de belangrijkste vernieuwingen is de opsplitsing van de identificatiecode in twee delen. De prioriteitsidentificatie met een lengte van elf bits wordt gebruikt voor arbitrage, terwijl het acceptatieveld met 32 bits dient als een flexibel adresserings- en filtermechanisme. Door deze opsplitsing kunnen berichten efficiënter worden geprioriteerd en gerouteerd.
Het gevolg van deze keuze is dat CAN XL geen ondersteuning meer kent voor Extended bericht Id's. Daar is CAN XL ook niet voor bedoeld, en is bijvoorbeeld J1939 FD ruim voldoende.
De framestructuur introduceert in het Ctrl-deel ook extra velden die de veelzijdigheid van het protocol vergroten. Het Service Data Unit Type (SDT) definieert welk protocol van een hogere laag wordt getransporteerd, waardoor tunneling van CAN FD of de verzending van IP-pakketten mogelijk wordt. De Virtual CAN Network ID (VCID) maakt het mogelijk om tot 256 logische netwerken op één fysiek segment te laten draaien, vergelijkbaar met VLAN’s in Ethernet.
Een andere toevoeging is het Simple Extended Content (SEC)-bit, dat aangeeft of er verdere headers, zoals voor versleuteling of fragmentatie, zijn opgenomen. Samen zorgen deze functies ervoor dat CAN XL kan fungeren als een zeer flexibel platform dat zowel legacy-toepassingen als moderne, datagestuurde architecturen ondersteunt.
Gegevensintegriteit en betrouwbaarheid
Naarmate gegevensvelden groter worden, wordt het waarborgen van de betrouwbaarheid nog belangrijker. CAN XL introduceert twee cyclische redundantiecontrolevelden om transmissies te beveiligen: de Preface CRC beschermt de besturingsinformatie, terwijl de Frame CRC het gehele frame beveiligt. Deze gecascadeerde aanpak bereikt een Hamming-afstand van zes, wat betekent dat tot vijf willekeurig verdeelde bitfouten betrouwbaar kunnen worden gedetecteerd. Een dergelijke robuustheid is van cruciaal belang bij het transporteren van grote payloads of veiligheidsrelevante gegevens in automobiel- en industriële omgevingen.
CAN XL en CAN FD Mixed-mode
Net als zijn voorganger, CAN FD, is CAN XL ontworpen met het oog op achterwaartse compatibiliteit, waardoor naadloze toegang tot zowel CAN FD- als klassieke CAN-protocollen mogelijk is.
Andersom kan een CAN FD-node een CAN XL-bericht niet direct ontvangen. Zodra het een XL-frame ziet, zal de CAN FD-node tijdelijk niet aan de communicatie deelnemen. Echter het zal géén fout registreren en vervolgens weer deelnemen bij het volgende frame.
Dit dubbele gebruik van CAN FD en CAN XL op één en dezelfde bus wordt mogelijk gemaakt door gebruik te maken van de Protocol Exception State van CAN FD. Deze toestand wordt geactiveerd door het XL-bit van een CAN XL-frame, direct na de 11-bit arbitrage. Wanneer dit recessieve XL-bit van een CAN XL-bericht het CAN FD-knooppunt in de Protocol Exception State zet, een beveiligingsmaatregel die in de CAN FD-specificatie (ISO 11898-1:2015) is geïntroduceerd met het oog op toekomstige uitbreidingen.
CAN Classic nodes kunnen niet op dezelfde bus met CAN XL gecombineerd worden
