整車廠如何快速實現測試設備CANFD升級？

摘要：隨著CAN FD與車載以太網的誕生與應用，給新一代智能網聯車的整車架構帶來顯著的變化，也給整車廠和工程師們帶來新的機會和挑戰。針對目前CANFD升級較復雜的現狀，致遠電子提供了有效解決方案，本文對此做簡單的介紹。

一、新一代智能網聯車CANFD的應用

傳統的汽車網絡架構主要是由CAN總線組成，車內分布式電控單元ECU按照功能劃分為動力總成、車身控制、輔助駕駛等總線區域；車窗、車燈、天窗等則通過LIN總線接入CAN網絡。

在新一代智能網聯車的浪潮下，隨著車載ECU的與日倍增以及處理器運算能力和硬件的高速發展，連接ECU的網絡需要更大的帶寬，這一需求遠超CAN等傳統車載網絡的容量極限。

因此，比較明確的趨勢是向CAN FD過渡，CAN FD提供了64字節的數據吞吐量以及最高5Mbps的傳輸速率。由于車載以太網具有高帶寬、低延遲、低成本的特性，在新一代整車架構中將替代CAN總線成為優選網絡架構。

如圖1所示，以車載以太網作為骨干網絡，將核心域控制器（動力總成、車身、娛樂、ADAS）連接在一起。各個域控制器在實現專用的控制功能的同時，還提供強大的網關功能。從圖 1可以發現，在各個域控制器的下方，各部件之間通訊通過CANFD來實現數據共享。

圖1 新一代智能汽車網絡架構

（圖片參考網絡圖片繪制）

CANFD以及車載以太網的引入，使得新一代智能網聯汽車整車架構上發生了較為明顯的變動。要實現從傳統汽車到智能網聯汽車的升級，從整車生產線控制、實驗室、ECU單元的設計都將做出很大的改動，其中涉及的CAN節點很多且復雜，如果全部升級為CANFD節點來實現ECU單元的設計、測試以及生產等，將會是一個比較漫長的過程。

二、如何快速實現設備CANFD升級？

隨著新一代智能汽車的發展，很多車廠都在考慮使用CAN FD來替代CAN實現數據量傳輸的提速。目前各大車廠并未完全實現車載域控制，在生產線或實驗室存在CAN與CANFD并存的現象，例如，新一代智能汽車ADAS系統中毫米波雷達等設備需要采用CANFD提高通訊速率，保證安全駕駛。同時，ADAS也是目前智能汽車中最為重要的一環。如圖2所示，在現有的整車系統中以CAN網絡為主，在調試階段ADAS系統無法與動力控制、車身控制通訊，所以打通CAN與CANFD之間的通訊極為重要。

圖 2 CANFD通訊現狀

由于CANFD向下兼容CAN，而普通CAN節點無法正常解析CANFD報文。如圖3所示，CAN節點和CANFD節點的波特率明顯是不匹配的，CANFD最高5Mbps，進而導致通訊故障，就會一直報錯，導致網絡通訊異常。

圖3 CAN與CANFD波形對比

那么如何保證CAN/CANFD節點正常通訊測試，快速地升級到CAN FD呢？

1. 網絡中所有CAN節點升級到CANFD

這種方式雖然能夠保證網絡中既可以存在CAN報文也可以存在CANFD報文，但是由于整體網絡全部更替為CANFD，對于前期車廠測試或生產部分單元來說，成本較高且使用率低

2. CAN節點自動忽略CANFD報文

這種方式是讓網絡中CAN 2.0節點不對CANFD報文進行識別，能夠保證網絡中不存在錯誤幀，但是CAN節點與CANFD節點不能進行通訊是存在的弊端，只能作為臨時方案適用。

3. 實現CAN與CANFD的轉化

對于CAN FD的升級，如果不是全部節點都進行升級，大部分整車廠都會采用先將動力域升級成CANFD，然后再進行各個功能域的升級，所以，為了避免與CAN總線的沖突，需要首先將CAN網絡與CANFD節點的通訊打通，保證在生產線或實驗室能夠進行通訊測試。這種情況，使用CANFD網橋作為轉換來完成是更好的方法。如圖4所示，工程師可以不用在意如何完成CAN與CAN FD報文之間的轉換，只需要進行一些參數的配置選擇，既可以實現CAN/CANFD的相互轉換，也可以將工作重心放到產品功能的實現上，降低前期測試的成本，提高使用率。

圖 4 CANFD網橋實現CAN與CANFD通訊

除此之外，對CANFD設備的測試、調試以及數據的讀取與存儲也是目前存在的痛點，面對諸如此類現象，致遠電子針對常用的接口，例如：USB、串口、網口、WiFi、PCIe等，推出了如圖5所示一系列CANFD卡及記錄儀，助力工程師完成CANFD網絡和車載以太網的設計、驗證、調試、故障排查以及維護。

圖5 CANFD系列產品

三、CANFDBridge助力整車廠CANFD快速升級

CANFDBridge是廣州致遠電子有限公司開發的高性能CAN/CANFD智能協議網橋。集成2路CAN/CANFD可切換接口，支持ISO標準CANFD與Bosch CANFD標準。每個接口具備獨立的2500VDC 電氣隔離保護電路，支持設置波特率范圍50K~5Mbps；支持CAN轉CAN、CAN轉CANFD、CANFD轉CAN、CANFD轉CANFD等報文默認轉換處理，除此之外，具有如下特性：

1. 靈活的轉換組合還原數據

采用直轉、合并、拆分三種方式實現傳統CAN的8字節長度和CANFD的64字節長度的相互轉換，無損還原原有數據。

2. 支持64組ID過濾，有效過濾無需數據

每個CAN通道支持設置64組標準幀ID/標準幀組ID/擴展幀ID/擴展幀組ID的過濾配置，有效過濾無需數據，降低總線負載。

3. 支持CAN ID與數據轉換映射功能

CANFDBridge支持ID與數據的轉換映射，可以把輸入的報文進行特定ID和數據的轉換輸出，實現相同設備的聯網接入。

4. 靈活設置波特率采樣點，內置終端電阻使能

CANFDBridge內置可配置的終端電阻，用戶通過軟件即可使能或者去除；自帶自定義波特率計算器，可以計算出匹配網絡的TESG1、TESG2、SJW、采樣點的波特率寄存器，提高設備的適應性。

5. 總線錯誤回傳功能，提高故障預警能力

CANFDBridge具備發送錯誤信息回傳功能，讓本側設備獲知另外一側的總線運行情況，提高故障預警能力。

6. 配置接口讀取總線錯誤狀態

通過CANFDBridge的配置接口，具備讀取通訊錯誤狀態的功能，可以方便的查找到故障的大概方向，以便于paicha 軟硬件問題。