CAN XL是CAN通信協議的第三代技術，憑借其低成本、高傳輸速率、強魯棒性以及易于升級的優勢，成為車載通信網絡的重要推動力量。該協議能夠有效滿足未來智能網聯汽車對大數據傳輸和高效通信的需求，不僅在電動車和自動駕駛系統中展現了廣闊的應用前景，還通過兼容性設計，為現有CAN網絡的平滑升級提供了可行路徑，因而備受業內關注。

Mutter Arthur

博世首席半導體IP技術專家

2024年11月，博世半導體首席IP技術專家Mutter Arthur參與了虹科CAN XL國際研討會，深度剖析了CAN XL在E/E架構中的關鍵作用。Dr.Mutter指出，CAN XL與CAN FD的相互兼容性能夠構建混合網絡，同時與以太網等高層協議棧實現深度融合，這些特性極大地擴展了CAN XL的應用范圍。特別是在復雜場景下，CAN XL的時間同步、幀切片以及CANSec等新功能，為未來的電子電氣架構發展提供了強有力的支持。

本文梳理了Dr. Mutter針對行業內對CAN XL最關注話題所分享的洞見。

Q1: CAN XL的尋址和仲裁是分開的嗎?原因是什么?

Dr. Mutter：在標準化過程中發現，之前使用CAN FD 29 位標識符或 11 位標識符存在一定的局限性。因為人們會將多種不同信息(如優先級、源地址、目的地址及其他附加信息)都放入這一個字段，導致該字段變得復雜且缺乏統一標準，容易造成混亂和不兼容性。

為了提高系統的靈活性，適應可能變化的區域架構。通過將尋址和仲裁相關信息分開設置字段，例如設置單獨的幀優先級字段(即標識符)用于仲裁，而其他信息(如虛擬 CAN 網絡標識符、SDU 類型和目標字段等)放在數據階段以短位形式發送，這樣在架構變化時，可以方便地更改地址、優先級或虛擬 CAN 網絡 ID 等，而不會破壞整個系統的運行。

這種分開設置的方式使得系統在不同應用場景和需求變化下更具適應性和可擴展性，能夠更好地滿足現代復雜的通信需求，提高系統的整體性能和穩定性。同時，如果用戶不需要這種靈活性，也可以繼續使用舊的將所有信息都放在標識符中的方式。

Q2: 是否存在一個清晰的使用CAN XL傳輸的場景?例如，我們通常使用以太網來傳輸視頻。

Dr. Mutter：在視頻傳輸領域，經常選擇使用以太網。但實際上，完全可以同時采用以太網和CAN XL技術。選擇哪種技術，需要根據成本以及其他因素來決定哪種更適合特定的應用場景。 帶 FD 或 SIC 收發器的 CAN XL 與 CAN FD 的價格持平，但功能更多。

Q3：CAN總線技術深不可測，當前CAN XL是這種通訊技術的極限了嗎?

Dr. Mutter：當前技術狀態判斷：從目前的技術狀況來看，CAN XL在物理層和協議方面已經具備現代協議所需的要素。例如，在物理層方面，CAN XL在總線拓撲結構方面已經達到一定的技術水準，其脈沖特性(如49秒脈沖，相當于25 Mbits)在當前的技術架構下具有一定的優勢。

未來發展意向：短期內沒有進一步發展的意向。從技術發展趨勢分析，更高速度(如100 Mbits及以上)的需求需要采用點對點的解決方案，這與CAN XL的總線拓撲結構完全不同，意味著要實現更高速度需要進行重大的技術變革，成本也會顯著增加。目前在汽車領域，1000 Mbits技術正在興起，但100 Mbits技術與CAN XL相比，在物理層概念(如點對點、全雙工等)和成本等方面存在很大差異。至少在當前，CAN XL被認為是一個比較完善的技術方案，能夠滿足當前大多數場景的需求。未來如果有新的需求出現，技術可能會有所演進，但從目前的技術現狀和發展趨勢判斷，短期內沒有計劃開發超越CAN XL的新技術。

Q4：CAN XL是否與CAN FD和經典CAN兼容?

Dr. Mutter：是的，當收發器兼容時，CAN HS、FD和SIC是兼容的。

Q5：關于數據字段，CAN CC和CAN FD中數據可以為“零”，但在CAN XL中，最小數量是“1”，為什么?

Dr. Mutter：不需要零數據字節。為了避免為數據字段長度(DLC)增加額外的位，DLC設置為11位，其中DLC=0表示1字節，DLC=2047表示2048字節。

Q6：地址字段(AF)的主要功能是什么?

Dr. Mutter：AF用于尋址。它可以包含CAN FD中使用的29位標識符，也可以包含源地址和目標地址。AF的使用是可選的。

Q7：數據字段中的位填充是否用于修復?其機制是什么?

Dr. Mutter：CAN XL在數據字段中使用固定的填充位。這意味著每10個用戶位后會添加一個填充位。

Q8：如何避免由于CAN XL數據傳輸電壓降低而導致CAN FD節點誤認為總線處于空閑狀態?

Dr. Mutter：CAN XL和CAN FD在使用SIC和FD收發器時最多兼容至8 Mbit/s。這些收發器使用相同的電壓水平。若需支持超過8 Mbit/s的互操作性，需要NXP的特殊解決方案來屏蔽FD節點，防止其干擾XL通信。

Q9：CAN SIC和CAN XL的AF限制為667 kbps，但市場上許多應用在AF中使用1 Mbps，這該如何理解?

Dr. Mutter：

FD收發器可以在仲裁階段使用1 Mbit/s。

SIC收發器在仲裁階段限制約為700 kbit/s。

若僅使用有限的標識符集合(約25%)，SIC收發器可以支持仲裁階段的1 Mbit/s。

CiA 612-3解釋了這些限制(文檔尚未發布)。

Q10：以太網直通是否意味著CAN XL的有效負載直接轉換為以太網消息，而無需將多個幀打包?

Dr. Mutter：是的，完整的以太網MAC幀被復制到CAN XL數據字段中并通過CAN總線傳輸。接收方只需移除CAN XL頭部即可提取以太網MAC幀。

Q11：如果CAN FD忽略CAN XL，而CAN XL以5 Mbps的比特率工作，CAN FD以2 Mbps的比特率工作，如何處理CAN FD節點的位錯誤?

Dr. Mutter：如果CAN總線上發生位錯誤，CAN FD節點可能無法識別傳輸中的CAN幀。無需擔心，因為CAN FD節點會發送錯誤幀并破壞CAN XL幀。這是正常行為，當幀的許多位之一發生錯誤時就會這樣。

Q12：從CAN FD升級到CAN XL時，線束是否有特殊要求?可以直接使用原來的CAN FD/CAN線束嗎?

Dr. Mutter：

線束(電纜)的要求取決于使用的收發器：

對于CAN HS、FD、SIC收發器，需要阻抗為120歐姆的電纜。

對于CAN SIC XL收發器，阻抗為100歐姆的電纜最佳(但120歐姆電纜也可用)。

博世研發的CAN通信技術是國際應用最為廣泛的總線技術之一，已引領車載網絡通信領域三十余載。作為半導體IP技術的先驅之一，博世將繼續助力汽車電子網絡的發展，滿足未來智能網聯汽車對高速數據傳輸和可靠性更高的需求，為行業提供更加高效、安全和經濟的解決方案。

來源：虹科智能互聯汽車電子