作者：Teun Hulman，Holger Zeltwanger

CAN(控制器局域網)是一種與汽車和工業應用高度相關的通信技術。隨著附加功能被集成到這些應用中，對更復雜網絡和更快速數據速率的需求正在增加。這兩種需求都與總線上信號振鈴的增加效應相沖突，這突出說明了CAN介質訪問傳統技術的能力有限。CAN信號增強能力(SIC)的引入可能改變這種狀況。

數十年的CAN轉型

CAN于20世紀90年代推出，專用于汽車行業。此后，該技術不斷發展壯大，以支持更復雜的汽車網絡和越來越多的節點。CAN FD(靈活的數據速率)是針對CAN網絡的高帶寬通信需求而開發的。

CAN FD是經典CAN協議的擴展，利用高速(HS)CAN收發器將數據傳輸速率提高到5 Mbit/s。但是由于信號振鈴的影響，在實際拓撲中，其可實現的數據速率不會超過2 Mbit/s。CAN SIC收發器(如恩智浦TJA146x)主動改善信號，因此受振鈴的限制較小，在更復雜的拓撲中可實現更高的比特率，對現有的CAN FD網絡形成補充。

在之前的一篇博文中 ，我們討論了CAN SIC給汽車行業帶來的好處，但這些好處不僅限于汽車行業。

轉向工業

CAN SIC在汽車業的成功應用使其在工業應用中也得到了廣泛普及。雖然IP通信越來越受到重視，但CAN總線技術具有穩健、可靠、成本低廉等特點，仍然是工業領域的一項關鍵技術。

CAN網絡已經存在于幾大工業領域，包括嵌入式機器控制、移動機器人、醫療保健、電梯工業，以及用于海洋地面，甚至外太空。采用CAN SIC收發器，可以大大提高CAN FD網絡在這些行業的性能。這種改進至關重要，因為一些工業應用需要在復雜的拓撲中跨越很長的距離才能連接其網絡。如果無人值守，則可能會導致信號振鈴，從而更難以達到所需的帶寬，也無法創建在布線和成本方面有效的網絡設計。

利用CAN SIC實現更多功能

為了說明CAN SIC的優勢，我們研究了移動機器人的案例。這種類型的應用可以在菊花鏈網絡中實現，通常使用有限的2 Mbit/s數據速率以避免信號振鈴的限制，并可靠地運行網絡。但還有一種替代拓撲具有多種優勢。

圖1：線性拓撲和多樁拓撲組成同一網絡的對比

帶有中央端接的多樁拓撲涉及優化電纜長度，從而降低主網絡和潛在冗余網絡的重量和成本。它還可以降低通信和丟失終端的風險，并通過將終端遷移到中央ECU來提供標準化的電機ECU(電子控制單元)。盡管有這些優勢，多樁拓撲有個主要缺點，即線樁增加了信號振鈴效應并因此限制了使用標準CAN FD收發器可以達到的數據速率。

如果主動改善信號，CAN SIC可以避開振鈴效應。圖2中的仿真結果說明在多樁拓撲中，CAN SIC與CAN FD相比如何實現可靠的通信，從而允許數據速率超過2 Mbit/s并創建更高效且更安全的拓撲設計。沒有CAN SIC，更有效的拓撲結構就無法運行可靠的2Mbit/s CAN FD通信。

圖2 在具有中央端接的多樁網絡中進行2Mbit/s CAN SIC仿真。

圖3 在具有中央端接的多樁網絡中進行2Mbit/s CAN FD仿真。

如圖1所示，在具有中央端接的同一多樁拓撲中，模擬2 Mbit/s的CAN SIC(圖2)和CAN FD(圖3)性能。紅色方框表示信號的禁區，用于可靠通信；紅色方框表示CAN SIC更緊密，因為改善了對稱定時性能。通過實施CAN SIC，CAN信號得到了改善，為將可達數據速率提高到5 Mbit/s創造了空間。

展望未來

對于長網絡和CAN SIC，還需要進行一些評估。在1992年成立的非營利性用戶和制造商組織CAN in Automation(CiA)中，海洋業正在尋找長度約500米的CAN FD網絡。還有其他具有長網絡需求的應用領域，包括起重機、土方機械和電梯，不勝枚舉。這些領域的一個關鍵問題是抑制網絡線路上的振鈴，同時防止壓降導致比特錯誤。

審核編輯：郭婷