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應(yīng)用最新的 CAN 總線增強功能實現(xiàn)安全可靠的高速汽車通信

2512916 2022-11-25 | pdf | 256.03KB | 次下載 | 免費

資料介紹

多年來，設(shè)計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) 之間進行可靠通信。然而，隨著機載網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量的增加，所需的數(shù)據(jù)吞吐量以及對更低延遲和更高級安全性的需求也在增加，所有這些都在嚴格的尺寸、重量和成本限制內(nèi)。盡管如此，許多設(shè)計人員還是不愿意更改網(wǎng)絡(luò)拓撲，而且由于 CAN 規(guī)范和相關(guān) IC 解決方案的穩(wěn)步改進，他們不必更改。多年來，設(shè)計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) 之間進行可靠通信。然而，隨著機載網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量的增加，所需的數(shù)據(jù)吞吐量以及對更低延遲和更高級安全性的需求也在增加，所有這些都在嚴格的尺寸、重量和成本限制內(nèi)。盡管如此，許多設(shè)計人員還是不愿意更改網(wǎng)絡(luò)拓撲，而且由于 CAN 規(guī)范和相關(guān) IC 解決方案的穩(wěn)步改進，他們不必更改。由于先前投資的損失以及設(shè)計人員在學(xué)習(xí)曲線上移動時可能出現(xiàn)的設(shè)計延遲，遷移到另一種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)很困難。但這可以通過重新審視 CAN 規(guī)范增強來避免，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、使用更嚴格的時序余量以確?？煽恳愿叩臄?shù)據(jù)速率和增強的安全性進行通信。由于先前投資的損失以及設(shè)計人員在學(xué)習(xí)曲線上移動時可能出現(xiàn)的設(shè)計延遲，遷移到另一種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)很困難。但這可以通過重新審視 CAN 規(guī)范增強來避免，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、使用更嚴格的時序余量以確?？煽恳愿叩臄?shù)據(jù)速率和增強的安全性進行通信。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)計要求，這些解決方案結(jié)合了 CAN 增強功能，以更好地服務(wù)于高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、動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)計要求，這些解決方案結(jié)合了 CAN 增強功能，以更好地服務(wù)于高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、動力總成和信息娛樂等新興應(yīng)用。本文簡要討論 CAN 及其增強功能，包括設(shè)計人員如何管理向更高級迭代（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。本文簡要討論 CAN 及其增強功能，包括設(shè)計人員如何管理向更高級迭代（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)計人員需要更高的性能，但他們可以利用 CAN 增強功能，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 5 Mbits/s 的速率，而 ISO 11898 標準中定義的原始 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)計人員需要更高的性能，但他們可以利用 CAN 增強功能，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 5 Mbits/s 的速率，而 ISO 11898 標準中定義的原始 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 標準解決了帶寬難題，同時在標稱條件下將數(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)，以更有效地支持數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用（圖 1）。CAN FD 標準解決了帶寬難題，同時在標稱條件下將數(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)，以更有效地支持數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用（圖 1）。圖 1：2012 年更新的 CAN FD 標準將有效載荷中的最大數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)從 8 字節(jié)擴展到 64 字節(jié)。（圖片來源：微芯科技）圖 1：2012 年更新的 CAN FD 標準將有效載荷中的最大數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)從 8 字節(jié)擴展到 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，但它們在開發(fā)過程中確實需要更高的精度。例如，在更高的數(shù)據(jù)速度下，穩(wěn)定位值的可用余量會迅速縮小，從而增加出錯的可能性并破壞 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，但它們在開發(fā)過程中確實需要更高的精度。例如，在更高的數(shù)據(jù)速度下，穩(wěn)定位值的可用余量會迅速縮小，從而增加出錯的可能性并破壞 CAN 的固有可靠性。