（最长64字节），更高的波特率（8Mbps甚至更高）。那么波特率更高，数据更长的CANFD，一秒钟最高可以发送多少帧CANFD报文呢？想知道问题的答案，那么我们就要知道一帧CANFD报文由多少个位组成，再由具体波特率算出报文时间，最后就可以得出每秒能发送的帧数了。接下来，我们就一步步来算出答案。要想知道CANFD报文由多少个位组成，那么我们就要了解CANFD帧结构，知道每个段占用位数从而得出CANFD报文位数。帧结构如上图所示，分别为CANFD标准帧和扩展帧，

### CANFD 每秒最大帧数计算 #### 背景说明 CANFD（Controller Area Network with Flexible Data-Rate）是一种增强版的通信协议，支持更高的比特率以及更大的数据负载能力。为了计算一秒钟内 CANFD 可以发送的最大帧数，需要考虑以下几个因素： 1. **波特率**：给定波特率为 8 Mbps 表示每秒可以传输的数据量为 $8 \times 10^6$ bits。 2. **单帧长度**：取决于具体使用的帧类型（标准帧或扩展帧），以及是否启用了灵活数据速率模式。 --- #### 单帧长度分析 ##### 标准帧 根据已知信息[^2]，对于 CAN 标准帧，其固定总长度为 108 bit。这包括了所有的字段（如帧起始、仲裁域、控制域等）。因此，在不启用 FD 数据场的情况下，每一帧的标准长度即为 108 bit。 ##### 扩展帧 如果使用的是扩展帧，则需额外增加标识符部分的长度。扩展帧中的仲裁域由 29 位组成而非 11 位，所以整个帧的长度会更长一些。假设其他字段保持不变，扩展帧的总长度大约为： $$ \text{扩展帧长度} = (29 - 11) + 108 = 126 \, \text{bits} $$ ##### CANFD 帧 当启用 CANFD 功能时，允许增大数据域大小至最多 64 字节（512 bit）。此时，完整的 CANFD 帧可能达到以下长度： - 控制域新增 DLC 编码方式； - 循环冗余校验区域也相应扩大； - 总体上，最长可达约 132 bit （头部）+ 512 bit （数据区）= 644 bit。 注意这里仅讨论最坏情况下的极限值；实际应用中通常不会每次都填满全部可用空间。 --- #### 每秒最大帧数计算 利用上述各类型的典型帧尺寸来估算单位时间内能够完成传送的数量上限。 ##### 使用标准帧的情况 基于之前提到过的公式，若采用常规 CAN 配置并维持一致周期间隔 t_cycle ，则有如下关系成立： $$ N_{std}=\frac{T}{t_{cycle}}=\frac{\left(8*10^{6}\right)}{(108)} $$ 代入数值后得出结果约为 74074 frames/second. ##### 应用于扩展帧的情形 同理可得针对加长版本消息形式的结果表达式如下所示： $$ N_{extd}= \lfloor {\frac {T }{{L}_{extended}}} \rfloor =\lfloor {{8\times 10 ^{6}}/{126 }} \rfloor $$ 经简单运算可知大概等于 63492 frame/s . ##### 关于 CANFD 的情形 最后再来看一下高速度条件下所能实现的效果如何变化： $$ N_{fd}={\biggl\lfloor }\,{\frac {T}{L_{{canfd}}}}\,\Biggr\rfloor ={ \bigg\lfloor }\,{\frac {(8*10^{6})}{644}}\,\Biggr\rfloor ≈12422frame /s. $$ 综上所述，不同种类的消息格式对应着各自不同的吞吐性能表现水平。 ```python # Python 实现计算过程 def max_frames_per_second(baud_rate_mbps, frame_length_bits): return int((baud_rate_mbps * 1e6) / frame_length_bits) standard_frame_max_fps = max_frames_per_second(8, 108) extended_frame_max_fps = max_frames_per_second(8, 126) canfd_frame_max_fps = max_frames_per_second(8, 644) print(f"Standard Frame Max FPS: {standard_frame_max_fps}") print(f"Extended Frame Max FPS: {extended_frame_max_fps}") print(f"CANFD Frame Max FPS: {canfd_frame_max_fps}") ``` --- #### 结论 通过以上推导可以看出，在相同物理层带宽限制前提之下，由于有效载荷比例差异的存在，三种主要类别之间存在着显著区别。其中传统型态下效率最低而具备灵活性改进后的方案相对较高。