現在的汽車通過豐富多項功能來提升其安全性、性能和舒適性。從動力總成到高級駕駛輔助系統，從車身電子控制和照明到信息娛樂和安全，大量電子控制單元 (ECU) 被部署到車輛上用于豐富這些功能。

ECU通過車內網絡總線交換控制和數據日志信息。在眾多車載總線中，CAN總線因其易用性、良好的共模噪聲抑制能力、基于優先級的消息傳遞機制、可處理總線仲裁以及錯誤檢測和恢復等特性，一直備受追捧。

CAN總線在車載通信網絡的應用優勢

簡單且低成本

ECU通過單個CAN系統進行通信，而不是直接的復雜模擬信號線通信，從而減少了錯誤、重量、接線和成本；

完全集中控制

CAN總線提供了“一個進入點”，可以與所有網絡ECU進行通信——支持集中診斷、數據記錄和配置；

高抗擾

CAN總線具有強大的抗電干擾和抗電磁干擾能力，非常適合對安全行能要求嚴格的應用場景；

實時高效

通過ID對CAN幀進行優先級排序，以便優先級最高的數據可以立即訪問總線，而不會引起其他幀的中斷。

通過向現有CAN總線添加節點，可以輕松地擴展車輛網絡，這也是一個主要優勢。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日益正在增加。然而，當網絡變得復雜時，如CAN節點采用星形拓撲連接時，這種優勢就會減弱。這些網絡中固有的未端接存根引起了反射，在速度較高時會導致發生信號通信故障。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。因此，盡管CAN靈活數據速率(FD)收發器額定值為5Mbps，但在實際車輛網絡中必須以低于2Mbps的速率使用。CAN信號增強能力 (SIC)的引入可能改變這種狀況，信號改善功能(SIC)使CAN-FD收發器能夠以5Mbps及更高的速度用于復雜的星形網絡，而無需進行大規模的重新設計。

經典CAN和CAN-FD的局限性

第一代CAN協議ISO 11898-2（又稱經典 CAN）于1993年左右發布。該協議只允許進行8字節的有效載荷數據傳輸，最大指定數據速率為1Mbps。經典CAN網絡性價比高、穩定可靠、具有可擴展和易于部署等優點，能夠支持整車的復雜拓撲。但是，汽車的新功能不斷增加，數據交換需求提高，CAN網絡系統必須突破自身的限制。與經典CAN相比，CAN FD技術可提供更高的帶寬，它將有效載荷長度增加到64字節，同時將數據階段的傳輸速率從1Mbps提升至5Mbps。

雖然CAN FD網絡具有諸多優點，但由于信號反射產生的“信號振鈴”問題，使得信號完整性受限，在很多網絡中只能達到2Mbps的傳輸速率，而且僅限于使用高度線性的拓撲。這意味著線束必須避免長線纜分支，從而使得汽車上的走線變得更加復雜，進而導致了汽車成本的上升和重量的增加。

當前汽車工業快速發展，面對汽車上急劇增加的節點數量，設計人員意識到CAN FD收發器無法滿足當前多節點復雜組網的情況，因為復雜星形網絡導致的總線振鈴影響了正確的信號通信，圖1是星形拓撲示例。

圖1、在星形網絡中連接的CAN節點

在具有多個節點的復雜星形拓撲中，CAN芯片總線信號在翻轉時阻抗會發生顯著變化，導致總線上傳輸的信號出現阻抗不匹配，進而引起信號反射。這些反射的信號疊加會導致CAN總線振蕩，使得接收端出現誤翻轉，從而導致出現錯誤幀。盡管這些這種信號振鈴的情況并不僅僅在CAN FD速率下存在，但是當以標準CAN低速率運行時，位持續時間長，采樣點相對靠后，因此可以采到正確的位（如圖2所示），從而可以正常通信。

圖2、高速CAN速度下的CAN總線振鈴和RXD干擾

對于5Mbps CAN FD 200ns的位持續時間過短，以致復雜星形拓撲中的振鈴無法通過調整采樣點去規避，從而沒法保證可靠的數據通信。這就使系統設計人員無法在這種復雜組網條件下使用CAN FD進行通信，只能降速處理。隨著現代車輛對更多的節點數據交換和更快的吞吐量需求，CAN SIC為下一代車載通信總線技術鋪平了道路，該技術保證更快的通信速率并提供了更大的網絡靈活性和可擴展性。

CAN FD SIC

在國際標準ISO11898-2:2024中的定義

信號改善是CAN FD收發器的基礎上增加的一項額外功能，它通過最大限度地減少信號振鈴來提高復雜星形拓撲中可實現的更大數據速率。CAN SIC收發器需要滿足國際標準化組織 (ISO) 11898-2:2024高速CAN物理層標準和CAN-in-Automation (CiA) 601-4信號改善規格的要求。

下圖是常規CAN FD收發器，在總線產生振鈴時，其總線差模信號會反復在顯性電平和隱性電平閾值之間振蕩，導致RXD產生誤翻轉，從而使接收數據受到干擾。根據ISO 11898-2:2024規范要求，具有SIC功能的CAN收發器可有效抑制總線信號振鈴，從而產生正確的RXD信號，如下圖所示。

（左）無SIC功能的CAN總線和RXD波形

（右）有SIC功能的CAN總線和RXD波形

今年3月份ISO更新了最新的ISO 11898-2:2024標準，增加了對CAN SIC部分的參數要求，就電氣參數而言，符合ISO 11898-2:2024的CAN SIC收發器與常規CAN FD收發器相比，前者具有更嚴格的位時間對稱性和環路延時要求，如表1所示。發送和接收路徑延時的分離可以幫助系統設計人員清楚地計算存在其他信號鏈組件時的網絡傳播延時。

表1、 ISO 11898-2:2016和ISO 11898-2:2024 SIC和時間參數定義對比

目前思瑞浦最新推出的TPT1462xQ已通過德國IHR實驗室提供的符合ISO 11898-2:2024的CAN收發器一致性(IOPT)報告，成為國內首款支持并通過ISO 11898-2:2024認證的CAN SIC收發器。通過該測試意味著TPT1462xQ已經完全符合最新的國際標準ISO 11898-2:2024，并可以在復雜組網的各種條件下與其他符合國際標準并通過認證的產品穩定通信。