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【虹科方案】CAN XL：打破 2048 位元組壁壘的下一代 CAN 總線，到底強在哪？

作為最早的車載與工業通訊總線標準，傳統 CAN（包括 CAN CC 和 CAN FD）在數十年的發展中奠定了嵌入式通訊的基礎，但隨着智能化、網聯化需求的爆發，其技術瓶頸逐漸凸顯。面對傳統 CAN 的局限性，業界迫切需要一種既能兼容現有生態，又能突破效能瓶頸的新一代 CAN 技術。

CAN XL 正是在這一背景下應運而生 —— 由國際 CAN 標準化組織 CiA（CAN in Automation）主導開發，核心目標十分明確：既要保留傳統 CAN「簡單、可靠、低成本」的優勢，同時突破「速度」與「容量」的天花板。

傳統 CAN 的局限性 | 容量不足，速度也跟不上

  • 數據長度受限：CAN CC 僅支持最大 8 位元組數據，即使 CAN FD 擴展至 64 位元組，仍無法滿足現代場景的大容量需求。

例如，雷射雷達的單幀點雲數據、高清攝像頭的圖像片段、工業設備的全量狀態參數等，均需數百至數千位元組的傳輸能力，傳統 CAN 難以承載。

  • 速率天花板明顯：CAN CC 最高速率為 1Mbps，CAN FD 數據階段最高為 8Mbps，無法匹配高頻寬場景。（虹科 PCAN 設備均支持 CAN FD 波特率高達 12Mbps）

以汽車智能駕駛為例，域控制器與感測器之間的實時數據交互（如毫米波雷達的高頻探測結果）需要更高的傳輸效率，傳統速率會導致數據延遲或遺失。

CAN XL 技術的誕生 | 從物理層到協議層的全面升級

CAN XL 技術的核心競爭力，本質是「在兼容基礎上的精準突破」——既保留傳統 CAN 總線低成本、高可靠的優勢，又透過物理層優化and協議層重構，實現performancesandfunctionality的全面升級。其技術設計可從物理層and協議層兩個維度深入解析。

物理層 | 兼容舊系統，突破速率限制

CAN XL 直接沿用 CAN FD 的「基礎設施」：雙線制（CAN_High / CAN_Low）,120Ω終端電阻,線型拓撲。這意味著車企無需拆除車內線路，工廠也不用改動車間佈線，只需更換支援 CAN XL 的設備即可完成升級，大幅降低遷移成本The

CAN XL 收發器

收發器是「提速關鍵」，目前已有多種類型可適配 CAN XLThe

CAN SIC XL 收發器依據 CiA610-3 標準，在數據階段最高可達 20Mbit/s，並具備 SIC 模式and FAST 模式::

  • SIC 模式：其行為類似 CAN SIC 收發器，採用顯性 / 隱性信號The

  • FAST 模式：實現更高比特率，TX 節點採用推挽（0/1）方式(math.) genusRX 節點調整閾值，但此模式下不支持錯誤幀The

exist仲裁階段，系統採用 CAN SIC 收發器 概念（SIC 模式）；在數據階段，則選擇 推挽收發器 概念（FAST 模式）。透過這種模式切換(math.) genusCAN XL 可實現高達 20Mbit/s 的比特率。

exist CAN XL 協議的 ADS（仲裁到數據序列）階段，收發器會從 SIC 模式切換至 FAST 模式，而這一模式切換由 CAN XL 協議控制器Through TxD 引腳進行控制。

幀結構 | 新增功能位，滿足複雜場景需求

CAN XL 對幀結構進行了重構，新增多項「智能功能位」，既能承載 2048 字節的大數據，又能精準對接 CAN,Ethernet等不同場景。

仲裁域（Arbitration Field）

  • PID（Priority ID）：11 位，只用於總線仲裁and優先級判定，不再承擔地址功能，地址由後續的 AF 段完成。

  • XL 段：包含 RRS、IDE、FDF、XLF 四位。

    • RRS：遠程請求不再支援遠程幀。

    • IDE：僅支援 11 位 ID，固定為顯性。

    • FDF/XLF：表示該幀是 CAN FD 幀或 CAN XL 幀The

控制域（Control Field）

  • ADS（Arbitration Data Sequence）：4 位，標識從仲裁階段（≤1Mbit/s）切換至數據階段（最高 20Mbit/s）。

  • SDT（SDU Type）：8 位，定義數據字段中嵌入的協議類型（類似以太網 EtherType），支持 256 種類型。

  • SEC：1 位，表示是否為加密數據The

  • DLC（Data Length Code）：11 位，定義數據長度，支援 1–2048 字節The

  • SBC（Stuff Bit Count）：3 位，記錄 SOF（幀起始）與仲裁場的位填充數量，幫助接收端正確處理，確保傳輸正確性。

  • PCRC（Preface CRC）：13 位，用於仲裁與控制字段前半部分校驗，實現「早期錯誤檢測」，快速終止錯誤幀處理。

  • VCID（Virtual CAN Network ID）：8 位，類似以太網 VLAN ID，可將物理總線劃分為 256 個虛擬網絡，提升隔離性與靈活性（如車身域劃分）。

  • AF（Acceptance Field）：32 位，用於地址標識，其含義由 SDT 決定，並包含於控制器的 64 位硬體過濾器中。

數據域（Data Field）

  • 數據字節（Data Bytes, 1–2048 字節）：承載實際數據，可直接傳輸信號、封裝 CAN FD 幀或以太網幀（含 IPv6 等），減少協議開銷。

CRC 字段（CRC Field）

  • FCRC（Frame CRC）：32 位，對整個幀（從仲裁到數據字段）校驗，確保高速傳輸下的正確性。

  • FCP（Format Check Pattern）：4 位，用於接收端比特流對齊，避免因同步偏差造成錯誤。

ACK 字段（ACK Field）

  • DAS（Data Arbitration Sequence）：4 位，標識從數據階段切回仲裁階段的比特率切換。

  • ACK（Positive Acknowledgement）：1 位，與 CAN FD 機制一致，接收端透過顯性位確認幀接收成功。

  • EOF（End of Frame）：11 個隱性位，標識幀結束，與傳統 CAN兼容。

協議兼容性

CAN XL 能兼容以太網上層協議andCAN 通訊，由 SDT and AF 字段共同實現。

  • SDT 長度為 8 位，可理論定義 256 種服務數據單元（SDU）類型The

  • 在實際應用中，其值由相關標準規範與擴展。目前，CiA611-1 規範第一版定義了 5 種 SDU 類型::

    1. Content Based Addressing

    2. Node Addressing

    3. Classical & FD Frame Tunneling

    4. IEEE 802.3 (Eth) Tunneling

    5. IEEE 802.3 (Eth) mapped Tunneling

後續還將持續擴展更多類型，進一步加強 CAN XL 的跨協議兼容性。

When SDT 值 = 0x01（基於內容的尋址, Content Based Addressing） 時，AF 被解釋為 Message ID，用於基於內容的尋址The

When SDT 值 = 0x02（節點尋址, Node Addressing） 時，AF 承載 目標地址（Dest. Address） and 源地址（Address Source），實現基於節點的尋址The

When SDT 值 = 0x03（CAN CC 及 FD 幀傳輸, Classical & FD Frame Tunneling） 時，AF 包含 CAN 幀 ID（11 位或 29 位 ID），用於在傳輸 CAN CC 或 CAN FD 幀時進行識別與處理。

When SDT 值 = 0x04（IEEE 802.3 (Eth) 傳輸） 或 0x05（IEEE 802.3 (Eth) 映射傳輸） 時，AF 字段用於承載與以太網相關的地址信息（如使用者自定義,截斷的目的 MAC 地址等），以便在 CAN XL 網絡中實現以太網幀傳輸The

虹科 PCAN XL 套件 | 從技術到落地

再強大的技術，如果缺少好用的工具，也難以真正落地。許多用戶剛接觸 CAN XL 時，常常會苦惱：「沒有對接設備怎麼辦？用什麼軟體解析幀數據？」—— 虹科 PCAN XL 套件正好解決了這些入門痛點，一套即可搞定「硬體連接 + 軟體分析」。

輕鬆邁出體驗新標準的第一步

虹科 PCAN XL 套件包含：

  • USB 轉 CAN XL 接口

  • Professional CAN 分析軟體 PCAN-Explorer 7 搶先體驗版

  • PCAN-Basic 編程接口

為初步開始使用 CAN XL 標準的用戶，提供所需的完整工具鏈The

考慮到 CAN XL 通訊and CAN CC 一樣，至少需要兩個總線節點，虹科在套件型號設計上提供了 單接口（1 × PCAN-USB XL） and 雙接口（2 × PCAN-USB XL） 兩種選擇。即便當下沒有合適的 CAN XL 對接設備，也能輕鬆邁出體驗新一代標準的第一步。

落地問答 | CAN XL 實操痛點，這樣解決

聊完技術and工具，很多人依然會有實操上的疑問：security如何保障？測試要做什麼？行業專家如何看待未來趨勢？—— HOSCO帶你逐一解析 CAN XL 常見問題The

Q1：CAN XL 在安全性方面相比傳統 CAN 有哪些提升？
A1： CAN XL 本身不提供加密或認證機制，與Ethernet類似，安全性需依靠上層協議或硬體安全模組（如加密引擎）。目前 CANsec（CAN 安全標準） 正在開發中，預計 2025 年底完成，將用於定義數據加密and身份驗證機制The

Q2：快速模式下，總線長度與佈線有何限制？
A2： 無固定限制，取決於拓撲結構and電磁環境。例如：在 1Mbps 仲裁階段時，總線長度通常約 40 米；若降低比特率，則可延長總線長度。分支長度需依據實際信號品質進行調整。其佈線約束and CAN FD 基本一致，可複用現有總線，只需更換支援 CAN XL 的 ECU 即可提升速率。

Q3：CAN XL 的 VCID（虛擬局域網）如何提升擴展性與安全性？難點在哪？
A3： Through 8 位 VCID 劃分虛擬總線，可隔離不同域（如車身域,動力域），並在硬體層面過濾未授權 VCID 流量，防止 ECU 遭受非法訊息攻擊。挑戰在於軟硬體均需支援 虛擬 ID 的過濾與路由The

Q4：與以太網（如 10BASE-T1S）相比，CAN XL 的優勢是什麼？
A4： CAN XL 的優勢在於可靈活調整比特率（適應不同網絡環境）、無需中心節點（避免單點故障）。而Ethernet（如 10BASE-T1S）則需固定速率，且依賴中心節點。

Q5：目前是否已有商用 MCU / 工具鏈支援 CAN XL？
A5： 虹科 PCAN-USB XL support sth. Windows / Linux 驅動；虹科 PCAN-Explorer 7 可解析 CAN XL 幀and provide開放 API 供第三方開發。歡迎聯繫 虹科工作人員了解詳情。

Q6：模組級驗證需哪些測試？是否有強制認證？
A6： 底層協議一致性測試遵循 ISO 標準；高層安全 / 一致性認證（如 CANsec）仍在制定中，目前尚無強制要求The

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