Effiziente Bus-Kommunikation Einblicke in das Protokoll CAN FD Light und was es bietet

Anbieter zum Thema

Teledyne GmbH

Heitec AG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

CAN FD Light ist ein von der CiA eingeführtes Protokoll, das speziell für kostensensitive, eingebettete Systeme entwickelt wurde. Es bietet eine schlanke und robuste Kommunikationsarchitektur und reduziert die Hardwarekomplexität. Ein Blick auf das Protokoll und die Messtechnik.

Im Jahr 2025 führte die Organisation CAN in Automation (CiA) das Protokoll CAN FD Light als Teil des ISO-Standards 11898-1:2024 ein. Dieses Protokoll wurde speziell für kostensensitive, eingebettete Systeme entwickelt, die eine vereinfachte und gleichzeitig zuverlässige Kommunikation benötigen.

CAN FD Light basiert auf dem Commander/Responder-Prinzip, bei dem ein Commander-Knoten die Kommunikation initiiert und die Responder-Knoten nur auf Anfrage Daten senden. Diese Architektur eliminiert die Notwendigkeit der üblichen CAN-Busarbitrierung, wodurch zusätzliche Hardware für Taktgeber überflüssig wird.

Controller steuert die gesamte Kommunikation

Bild 1 zeigt die Commander/Responder-Struktur des CAN-FD-Light-Protokolls. Diese Struktur macht deutlich, dass ein einzelner Commander (typischerweise ein Controller) die gesamte Kommunikation steuert, indem er Anfragen an die Responder-Knoten sendet und entsprechende Antworten erhält. Durch diesen Ansatz entfällt in klassischen CAN-Systemen erforderliche Arbitrierung und Priorisierung, was das Systemdesign vereinfacht und kostengünstiger macht.

CAN FD Light verwendet eine 11-Bit-Identifier, die mit dem klassischen CAN-ID-Format übereinstimmt. Während es mit CAN FD-Rahmen kompatibel ist, ist es nicht interoperabel mit klassischen CAN-Rahmen. Darüber hinaus erlaubt CAN FD – im Gegensatz zu CAN FD Light – unterschiedliche Bitraten für die Arbitrierungs- und Datenphase. CAN FD Light hingegen verwendet eine einheitliche Bitrate über den gesamten Rahmen hinweg. Diese Konsistenz vereinfacht die Zeitsteuerungsanalyse und verbessert die Signalqualität im gesamten Netzwerk.

Während die Rahmenstruktur von CAN FD Light mit der des klassischen CAN FD übereinstimmt, liegt ein wesentlicher Unterschied in der Handhabung der Bitraten. Bei CAN FD können die Arbitrierungsphase und die Datenphase mit unterschiedlichen Bitraten arbeiten. Das sind typischerweise bis zu 1 MBit/s für die Arbitrierung und bis zu 8 MBit/s für die Daten. Im Gegensatz dazu verwendet CAN FD Light eine einheitliche Bitrate über den gesamten Kommunikationsrahmen, die bis zu 8 MBit/s erreichen kann. Diese Vereinfachung reduziert die Hardwarekomplexität und die Implementierungskosten.

Bild 2 zeigt diesen Unterschied, indem sie die Bitratenstruktur von CAN FD mit der einheitlichen Rate von CAN FD Light vergleicht.

CAN FD Light und die passende Messtechnik

Teledyne LeCroy erweitert ab der MAUI-Firmware-Version 11.1 sein Protokollanalyse-Portfolio um CAN FD Light und unterstützt alle aktuellen Modelle von HDO4000A bis WaveMaster8000HD. Eine vollständige Liste der unterstützten älteren Modelle kann direkt bei Teledyne LeCroy angefragt werden. Ähnlich wie bei Classic CAN und CAN FD können die Oszilloskope von Teledyne LeCroy die einzelnen Komponenten einer CAN-FD-Light-Nachricht präzise identifizieren und farblich kennzeichnen.

Das Trigger-System ist anpassbar und ermöglicht es den Nutzern, gezielt auf bestimmte Nachrichten-IDs, Datenfelder oder Adressbedingungen zu triggern und zu dekodieren. Weiterhin profitieren die Nutzer von einer interaktiven Protokoll-Dekodierungstabelle, die nicht nur dekodierte Nachrichten anzeigt, sondern auch eine direkte Navigation zum entsprechenden Wellenformsegment durch Klicken auf einen Nachrichteneintrag ermöglicht.

Die Measure-Funktion der Tools von Teledyne LeCroy bietet detaillierte Einblicke in die Kommunikationsleistung, einschließlich Bitratenanalyse, Zeitmessung zwischen Nachrichten und verbesserten statistischen Werkzeugen wie Histogrammen und mathematischen Funktionen, mit denen sich das CAN-FD-Light-Kommunikationsprotokoll bewerten lässt. Zudem ermöglicht das Eye Diagram eine gründliche Bewertung der physikalischen Schicht, wodurch Entwickler Probleme wie Jitter, Rauschen und allgemeine Signalqualität erkennen und diagnostizieren können. Damit lässt sich eine robuste CAN-FD-Light-Kommunikation sicherstellen.

Teledyne LeCroy liefert Messwerkzeuge für Classic CAN, CAN FD, CAN XL und das aufkommende CAN FD Light. Durch seine Trigger-, Decode-, Measure- und Eye-Diagram- (TDME-)Funktionen können Entwickler nicht nur Protokollverkehr visualisieren und dekodieren, sondern auch tiefgehende Analysen und Validierungen durchführen. Dieses Toolkit stellt sicher, dass Entwickler klassische CAN-, CAN FD-, CAN XL- und nun auch CAN-FD-Light-Netzwerke zuverlässig entwerfen, debuggen und validieren können. Die Hardware ist Grundlage für moderne In-Vehicle-Kommunikationssysteme.

LED-Rücklichter mit CAN FD Light

Ursprünglich für LED-Rücklichter in PKW entwickelt, eignet sich CAN FD Light auch für andere Anwendungen mit einer Vielzahl an Aktuatoren und Sensoren, wie beispielsweise HVAC-Systeme oder eingebettete Systeme mit multiplen Sensoren und Aktoren.

Das Protokoll schließt die Lücke zwischen klassischem CAN FD und Ethernet, indem es kostengünstige, einfache Steuerungsnetze für Endknoten wie Sensoren und Aktuatoren ermöglicht. Zusammenfassend bietet CAN FD Light eine schlanke, kosteneffiziente Kommunikationslösung, die Einfachheit, Robustheit und Zuverlässigkeit im Fokus hat, insbesondere in preisgetriebenen Embedded-Anwendungen wie Fahrzeugbeleuchtung, Klima- sowie Sensor- und Aktuatorsystemen.

Lücke zwischen CAN FD und Ethernet

Das Protokoll schließt die Lücke zwischen klassischem CAN FD und Ethernet, indem es kostengünstige, einfache Steuerungsnetze für Endknoten wie Sensoren und Aktuatoren ermöglicht. Zusammenfassend bietet CAN FD Light eine schlanke, kosteneffiziente Kommunikationslösung, die Einfachheit, Robustheit und Zuverlässigkeit im Fokus hat, insbesondere in preisgetriebenen Embedded-Anwendungen wie Fahrzeugbeleuchtung, Klima- sowie Sensor- und Aktuatorsystemen.

Einordnung von CAN FD Light

CAN FD Light stellt eine Mittelklasse-Lösung dar, die zwischen dem klassischen CAN FD und Ethernet positioniert ist. Es richtet sich insbesondere an Anwendungen, bei denen Kosten und Einfachheit entscheidende Faktoren sind, während eine gewisse Zuverlässigkeit und Robustheit in der Kommunikation gewährleistet bleiben sollen. Durch die Optimierung für Systeme mit vielen Aktoren und Sensoren bietet es eine ideale Lösung für moderne vernetzte Steuerungsanwendungen. (heh)

In-Fahrzeug-Netzwerkarchitekturen

Von dezentralen Steuerungen zu zonalen Highspeed-Netzen

EP Basics

Oszilloskop: CAN- und CAN-FD-Busse auf Fehler untersuchen

* Ahmad Nour Halawani ist Applikations-Ingenieur bei Teledyne LeCroy in Heidelberg.

(ID:50542940)