CAN总线负载率要如何计算

1.单个数据帧负载率计算

1.1计算CAN传输位时间

位时间指的是传输1bit数据所需要的时间。
以CAN传输速率为500Kb举例，其表示1秒能传输500_000bit的数据。
那么传输1bit数据需要的时间为1/500_000=2us。所以CAN传输速率为500Kb时位时间为2us。

1.2传输一次报文需要多长时间

1.2.1报文传输时间计算公式

传输一次报文的时间T=（报文位数L）x（位时间t）

1.2.2报文长度

1.2.2.1传统CAN报文长度
(1)如果使用的是标准帧，则一顿报文的比特数为:47+dlc * 8

Classic CAN Standard Frame标准帧（不考虑位填充）共：108Bit+帧间隔3Bit=111bit
帧起始（1bit）、仲裁段（12bit）、控制段（6bit）、数据段（8×8bit）、循环冗余码段（16bit）、应答段（2bit）和帧结束（7bit）

(2)如果使用的是扩展帧Q，则一帧报文的比特数为:67+dlc * 8

Classic CAN Extended Frame扩展帧（不考虑位填充）共：128Bit+帧间隔3Bit=131bit
帧起始（1bit）、仲裁段（32bit）、控制段（6bit）、数据段（8×8bit）、循环冗余码段（16bit）、应答段（2bit）和帧结束（7bit）

1.2.2.2CAN FD报文长度
（1）如果使用的是标准帧，则一报文的比特数为:
仲裁域: 17(SOF～BRS)+ 12(ACK～IFS)；
数据域: 5(ESI～DLC) + dlc* 8 + 18(CRC~DEL) ;
（2）如果使用的是扩展帧，则一报文的比特数为:
仲裁域:36(SOF～BRS)+ 12(ACK～IFS) ;
数据域: 5(ESI~DLC) + dlc*8 + 18(CRC～DEL) ;
（3）如果数据域长度 dlc 大于16字节，则上面计算的数据域比特数还要再另加4bit ( 因为dlc大于16时，CRC由17bits变为21bits )
（4）如果使用的是变比特率，仲裁域位时间和数据位时间需要分开计算。[注:CAN FD报文里面，数据域从ESI(含ESI) 开始到ACK(不含ACK)，数据域需要使用另一种比特率]

1.3总线负载率计算公式

总线负载率=（在单位时间内CAN总线上传输数据占用的总时间）/（单位时间）
因此，只要将单位时间内传输的所有数据占用的时间累加起来，即可计算出总线负载率了。

1.4计算单个帧负载率

对Classic CAN Standard Frame标准帧来说，发送一帧实际长度（不考虑位填充；帧间隔3Bit；DLC = 8）：

108+3=111Bit；

对Classic CAN Extended Frame扩展帧来说，发送一帧实际长度（不考虑位填充；帧间隔3Bit；DLC = 8）：

128+3=131Bit；

1.5计算单个固定周期报文的总线负载率

如果已知一个CAN总线网络所有CAN ID的DBC/Arxml，并且知道它们的发送方式，我们可以粗略地估算出CANFD总线网络的“负载率”：CANFD总线负载率是各个帧占用总线带宽百分比之和。

下面以比特率/波特率：仲裁段500kbps，数据段2Mbps为例（不考虑位填充；帧间隔3Bit）：

500Kbps比特率，数据域长度DLC为8字节举例。
其报文长度L=( 47 + 8×8)=111bit。
位时间t=1/500k=2us
传输一次报文时间需要T=L×t=报文长度×位时间=111×2=222us。
假设报文周期为10ms，那么1s内该报文会传输100次。
报文传输100次需要的时间为T1=222×100=22.2ms=0.022s。
若总线上只有这一条报文在传输，则该总线负载率为0.022/1=2.2%。

或者这么理解
通信速率为500kbps的CAN总线来说，500kbps就是500kbit/s，也就是1秒内总线上最大允许传输的bit数为500000个我们模拟发送一条周期报文，计算1秒内它传输到总线上的bit数，然后再除以1秒内最大允许的bit数，不就得到总线的负载了嘛

1000是1秒，也就是1000ms
Tsendcycle是发送的周期报文的周期时间，这里以ms为单位
N是一条CAN报文发送到总线上的bit数
我们以dlc为8个字节的标准帧为例，帧起始(1bit)+仲裁场(11bit)+控制场(6)+数据场(64bit)+CRC场(16bit)+ACK场(2bit)+帧结束(7bit)+ITM(3bit)
= 111bit
500000是CAN总线在1秒内的最大承载bit数

假设我们以1ms为周期往总线上循环发送CAN报文，先用上面的公式计算出负载率busload为22.2%
报文发送周期越短，1秒内往总线上发送的次数越多，往总线上发送的bit数就越多，负载也就越大

2.多个数据帧负载率计算

假设先总线上有两个报文A和B。
A和B报文都是标准帧，传输速率500Kb。
A报文周期10ms，B报文周期20ms。
根据《1.4计算单个固定周期报文的总线负载率》计算A报文和B报文传输一次都需要222us的时间。
1s内A报文传输100次，A报文传输数据需要的时间为222×100=22.2ms=0.022s
1s内B报文传输50次，B报文传输数据需要的时间为222×50=11.11ms=0.011s
该总线负载率为（0.022+0.011）/1=3.3%。

3.代码

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