在“工业4.0”、“智能交通”、“智慧城市的大背景下,汽车的智能网联化已经成为汽车产业最重要的发展趋势。汽车智能化的快速发展,引入了更多的传感器、控制器、执行器等电子模块,带来了智能化、舒适度及车辆安全性等方面的提高,但也使得车内网络架构愈发复杂,并对通信连接技术提出了更高的要求。CAN FD通信技术作为CAN通信的升级,在不改变原有系统布局和不显著增加成本的前提下,提升了信息传输速率和传输能力,被视为下一代汽车总线技术。而CAN总线在控制器单元报文数量激增的情况下,总线负载率很难满足实时性要求较高的控制单元;另一方面,汽车上多种连接和智能控制功能也带来了安全风险,针对汽车网络的攻击才刚刚开始,CAN FD在传输载荷方面的能力为安全算法提供了大量空间。本文针对CAN FD总线在车载网络环境下的应用进行研究。首先对CAN FD协议的物理层和数据链路层进行分析,重点对CAN FD和CAN的差异进行了研究,在此基础上建立了CAN FD总线负载计算模型。针对CAN FD总线在融入车载网络时和CAN、TCP/IP协议共存的问题,完成了以Microchip SAME54微控制器为核心的多协议网桥硬件和软件设计。硬件系统包括主控制器最小系统、CAN FD通信电路、CAN通信电路、以太网通信电路、存储模块和电源模块。软件系统移植了Free RTOS内核,实现三种协议间的通信交互功能。并探究了CAN FD在车载网络信息安全方面的应用,设计了安全CAN FD协议,包括安全启动、密钥分配和安全传输三个流程。在CANoe软件下建立车辆节点仿真模型,验证了在同等情况下CAN FD相比于CAN在总线负载和延迟时间上的性能优势。基于所设计的CAN FD网桥硬件平台,利用ZCANPRO软件对网桥通信功能、安全CAN FD协议功能以及时间复杂度进行测试,实验结果验证了设计方案的可行性。