應(yīng)用最新的 CAN 總線增強(qiáng)功能實(shí)現(xiàn)安全可靠的高速汽車通信
2022-11-25 |
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多年來,設(shè)計(jì)人員一直依賴控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (CAN) 在汽車的各種子系統(tǒng)和電子控制單元 (ECU) 之間進(jìn)行可靠通信。然而,隨著機(jī)載網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加,所需的數(shù)據(jù)吞吐量以及對(duì)更低延遲和更高級(jí)安全性的需求也在增加,所有這些都在嚴(yán)格的尺寸、重量和成本限制內(nèi)。盡管如此,許多設(shè)計(jì)人員還是不愿意更改網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌矣捎?CAN 規(guī)范和相關(guān) IC 解決方案的穩(wěn)步改進(jìn),他們不必更改。多年來,設(shè)計(jì)人員一直依賴控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (CAN) 在汽車的各種子系統(tǒng)和電子控制單元 (ECU) 之間進(jìn)行可靠通信。然而,隨著機(jī)載網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加,所需的數(shù)據(jù)吞吐量以及對(duì)更低延遲和更高級(jí)安全性的需求也在增加,所有這些都在嚴(yán)格的尺寸、重量和成本限制內(nèi)。盡管如此,許多設(shè)計(jì)人員還是不愿意更改網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌矣捎?CAN 規(guī)范和相關(guān) IC 解決方案的穩(wěn)步改進(jìn),他們不必更改。由于先前投資的損失以及設(shè)計(jì)人員在學(xué)習(xí)曲線上移動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的設(shè)計(jì)延遲,遷移到另一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很困難。但這可以通過重新審視 CAN 規(guī)范增強(qiáng)來避免,例如用于更高吞吐量的 CAN 靈活數(shù)據(jù)速率 (FD)、使用部分網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)來處理泄漏和干擾、使用更嚴(yán)格的時(shí)序余量以確??煽恳愿叩臄?shù)據(jù)速率和增強(qiáng)的安全性進(jìn)行通信。由于先前投資的損失以及設(shè)計(jì)人員在學(xué)習(xí)曲線上移動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的設(shè)計(jì)延遲,遷移到另一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很困難。但這可以通過重新審視 CAN 規(guī)范增強(qiáng)來避免,例如用于更高吞吐量的 CAN 靈活數(shù)據(jù)速率 (FD)、使用部分網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)來處理泄漏和干擾、使用更嚴(yán)格的時(shí)序余量以確??煽恳愿叩臄?shù)據(jù)速率和增強(qiáng)的安全性進(jìn)行通信。此外,CAN 收發(fā)器供應(yīng)商自己也通過集成度更高的解決方案來響應(yīng)設(shè)計(jì)要求,這些解決方案結(jié)合了 CAN 增強(qiáng)功能,以更好地服務(wù)于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、動(dòng)力總成和信息娛樂等新興應(yīng)用。此外,CAN 收發(fā)器供應(yīng)商自己也通過集成度更高的解決方案來響應(yīng)設(shè)計(jì)要求,這些解決方案結(jié)合了 CAN 增強(qiáng)功能,以更好地服務(wù)于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、動(dòng)力總成和信息娛樂等新興應(yīng)用。本文簡(jiǎn)要討論 CAN 及其增強(qiáng)功能,包括設(shè)計(jì)人員如何管理向更高級(jí)迭代(例如 CAN FD)的過渡。在此過程中,它將介紹合適的 CAN 解決方案以及如何使用它們來實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)速率、更高的可靠性和更高的安全性。本文簡(jiǎn)要討論 CAN 及其增強(qiáng)功能,包括設(shè)計(jì)人員如何管理向更高級(jí)迭代(例如 CAN FD)的過渡。在此過程中,它將介紹合適的 CAN 解決方案以及如何使用它們來實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)速率、更高的可靠性和更高的安全性。CAN 靈活數(shù)據(jù)速率CAN 靈活數(shù)據(jù)速率隨著車輛現(xiàn)在搭載更多電子設(shè)備,設(shè)計(jì)人員需要更高的性能,但他們可以利用 CAN 增強(qiáng)功能,而不是轉(zhuǎn)向完全不同的網(wǎng)絡(luò),從 CAN FD 開始。這提供了高達(dá) 5 Mbits/s 的速率,而 ISO 11898 標(biāo)準(zhǔn)中定義的原始 CAN 規(guī)范的速率為 1 Mbit/s(最大值)。這種數(shù)據(jù)速率限制迫使汽車設(shè)計(jì)人員在車內(nèi)添加更多 CAN 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和連接,不可避免地導(dǎo)致更多布線、功率損耗和重量。隨著車輛現(xiàn)在搭載更多電子設(shè)備,設(shè)計(jì)人員需要更高的性能,但他們可以利用 CAN 增強(qiáng)功能,而不是轉(zhuǎn)向完全不同的網(wǎng)絡(luò),從 CAN FD 開始。這提供了高達(dá) 5 Mbits/s 的速率,而 ISO 11898 標(biāo)準(zhǔn)中定義的原始 CAN 規(guī)范的速率為 1 Mbit/s(最大值)。這種數(shù)據(jù)速率限制迫使汽車設(shè)計(jì)人員在車內(nèi)添加更多 CAN 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和連接,不可避免地導(dǎo)致更多布線、功率損耗和重量。CAN FD 標(biāo)準(zhǔn)解決了帶寬難題,同時(shí)在標(biāo)稱條件下將數(shù)據(jù)速率提高到 2 Mbits/s,在編程模式下將數(shù)據(jù)速率提高到 5 Mbits/s。這一主要的 CAN 增強(qiáng)功能伴隨著修改后的幀速率,將數(shù)據(jù)字段從 8 字節(jié)增加到 64 字節(jié),以更有效地支持?jǐn)?shù)據(jù)密集型應(yīng)用(圖 1)。CAN FD 標(biāo)準(zhǔn)解決了帶寬難題,同時(shí)在標(biāo)稱條件下將數(shù)據(jù)速率提高到 2 Mbits/s,在編程模式下將數(shù)據(jù)速率提高到 5 Mbits/s。這一主要的 CAN 增強(qiáng)功能伴隨著修改后的幀速率,將數(shù)據(jù)字段從 8 字節(jié)增加到 64 字節(jié),以更有效地支持?jǐn)?shù)據(jù)密集型應(yīng)用(圖 1)。圖 1:2012 年更新的 CAN FD 標(biāo)準(zhǔn)將有效載荷中的最大數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)從 8 字節(jié)擴(kuò)展到 64 字節(jié)。(圖片來源:微芯科技)圖 1:2012 年更新的 CAN FD 標(biāo)準(zhǔn)將有效載荷中的最大數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)從 8 字節(jié)擴(kuò)展到 64 字節(jié)。(圖片來源:微芯科技)從經(jīng)典 CAN 過渡到 CAN FD從經(jīng)典 CAN 過渡到 CAN FD隨著攝像頭和傳感器的增加,包括用于高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 的攝像頭和傳感器,通過車載網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不斷增加。雖然更高速度的 CAN FD 網(wǎng)絡(luò)可以提供幫助,但它們?cè)陂_發(fā)過程中確實(shí)需要更高的精度。例如,在更高的數(shù)據(jù)速度下,穩(wěn)定位值的可用余量會(huì)迅速縮小,從而增加出錯(cuò)的可能性并破壞 CAN 的固有可靠性。隨著攝像頭和傳感器的增加,包括用于高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 的攝像頭和傳感器,通過車載網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不斷增加。雖然更高速度的 CAN FD 網(wǎng)絡(luò)可以提供幫助,但它們?cè)陂_發(fā)過程中確實(shí)需要更高的精度。例如,在更高的數(shù)據(jù)速度下,穩(wěn)定位值的可用余量會(huì)迅速縮小,從而增加出錯(cuò)的可能性并破壞 CAN 的固有可靠性。
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