CAN, CAN FD(Controller Area Network, - Flexible Data-rate) 통신

1980년 1990년 Bosch 사가 만든 자동차용 실시간 네트워크

ECU 간 안정적·결정적(Deterministic) 통신을 위해 만들어짐

 

특징

• 속도 : 최대 1 Mbps
• 버스 기반(Bus Topology) → 여러 ECU가 하나의 회선을 공유
• 메세지 기반(Identifier 기반) → ID가 작을수록 우선순위 높음
• 충돌 없음 → 중재 매커니즘 적용(다른 ECU가 점유 시 메세지를 전달하지 않음)
• 신뢰성 매우 높음 → 자동차 핵심 제어용으로 최적

CAN Frame Structure

• ID (11 bit or Extended 29 bit)
• DLC (0~8 bytes)
• Data (max 8 bytes)
• CRC

CAN 장점

• 실시간성이 매우 뛰어남
• 결정적 통신(고정 우선순위, app에서 변경 가능)
• 간섭·충돌 없이 통신
• 하드웨어 비용 낮고 신뢰성 높음
  → 제동, 엔진, ACU, 파워트레인 등 핵심 제어에 사용

CAN 단점

• 데이터 8 bytes 제한
• 속소 1 Mbps 제한
• ADAS의 처리하기엔 CAPA 부족

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2. CAN FD(Flexible Data-rate)란?

2012년에 Bosch가 기존 CAN의 한계를 극복하기 위해 마든 차세대 CAN

클래식 CAN과 완전 호환되면서도 데이터 용량과 속도를 대폭 증가시킨 것이 핵심

→ 회선을 그대로 사용하면서 속도만 향상됨

 

CAN FD의 핵심 개선 요소

1. Data Payload 확대 : 8 → 64 bytes
2. 데이터 구간 속도 증가 : 1 Mbps → 최대 8 Mbps

CAN FD Frame Structure

기존 CAN과 동일하나, 차이점은 아래와 같음

구분	CAN	CAN FD
Data Length	0~8 bytes	0~64 bytes
속도	최대 1 Mbps	최대 8 Mbps
Bit Rate Switch(BRS)	없음	지원
stuffing bit	기존 방식	Improved stuffing → 효율 향상

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3. CAN vs CAN FD 비교

항목	CAN	CAN FD
속도	1 Mbps	8 Mbps (Data Phase)
데이터 길이	8 bytes	64 bytes
호환성	고유	CAN과 완전 호환
목적	실시간 제어	고속·대용량 제어
CRC	15-bit	17/21-bit
프레임 길이	짧음	조금 더 김
신뢰성	매우 높음	더욱 강화됨

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4. CAN FD가 필요한 이유

ECU가 많아지고 데이터량 증가에 따라 CAPA 증가

• 전기차 BMS 셀 전압·온도 데이터
• 카메라·센서 ECU
• OTA
• 존 컨트롤러 기반의 차량 설계

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5. 실제 차량에서의 통신 활용

CAN 사용 영역(Classic AUTOSAR)

→ 8 bytes면 충분한 부분이면서 Bus 점유가 길어지는 것을 피해야하는 ECU의 경우
     ㄴ 수십~수백 ms 사이에 reponse가 와야하는데 프레임이 커지면 시간이 길어질 수 있음

• 제동
• 파워트레인 엔진/변속
• 조향
• ACU

CAN FD 사용 영역(Adaptive AUTOSAR)

→ 상대적으로 latency가 중요하지 않는 경우(CAN FD 가 느리진 않음, 다른 통신들에 비하면 빠름, 다만 CAN에 비해 신뢰성이 낮음)

• 전기차 BMS
• ADAS
• Zone Controller ↔ ECU 간 통신
• OTA
• 고속 데이터가 필요한 센서

CAN과 CAN FD는 동일한 회선을 사용하기 때문에 설계 입장에선 편함