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應用最新的 CAN 總線增強功能實現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，設計人員一直依賴控制器區域網絡 (CAN) 在汽車的各種子系統和電子控制單元 (ECU) 之間進行可靠通信。然而，隨著機載網絡節點數量的增加，所需的數據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。盡管如此，許多設計人員還是不愿意更改網絡拓撲，而且由于 CAN 規范和相關 IC 解決方案的穩步改進，他們不必更改。多年來，設計人員一直依賴控制器區域網絡 (CAN) 在汽車的各種子系統和電子控制單元 (ECU) 之間進行可靠通信。然而，隨著機載網絡節點數量的增加，所需的數據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。盡管如此，許多設計人員還是不愿意更改網絡拓撲，而且由于 CAN 規范和相關 IC 解決方案的穩步改進，他們不必更改。由于先前投資的損失以及設計人員在學習曲線上移動時可能出現的設計延遲，遷移到另一種網絡拓撲結構很困難。但這可以通過重新審視 CAN 規范增強來避免，例如用于更高吞吐量的 CAN 靈活數據速率 (FD)、使用部分網絡等技術來處理泄漏和干擾、使用更嚴格的時序余量以確保可靠以更高的數據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計人員在學習曲線上移動時可能出現的設計延遲，遷移到另一種網絡拓撲結構很困難。但這可以通過重新審視 CAN 規范增強來避免，例如用于更高吞吐量的 CAN 靈活數據速率 (FD)、使用部分網絡等技術來處理泄漏和干擾、使用更嚴格的時序余量以確保可靠以更高的數據速率和增強的安全性進行通信。此外，CAN 收發器供應商自己也通過集成度更高的解決方案來響應設計要求，這些解決方案結合了 CAN 增強功能，以更好地服務于高級駕駛輔助系統 (ADAS)、動力總成和信息娛樂等新興應用。此外，CAN 收發器供應商自己也通過集成度更高的解決方案來響應設計要求，這些解決方案結合了 CAN 增強功能，以更好地服務于高級駕駛輔助系統 (ADAS)、動力總成和信息娛樂等新興應用。本文簡要討論 CAN 及其增強功能，包括設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更快的數據速率、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更快的數據速率、更高的可靠性和更高的安全性。CAN 靈活數據速率CAN 靈活數據速率隨著車輛現在搭載更多電子設備，設計人員需要更高的性能，但他們可以利用 CAN 增強功能，而不是轉向完全不同的網絡，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 規范的速率為 1 Mbit/s（最大值）。這種數據速率限制迫使汽車設計人員在車內添加更多 CAN 網絡設備和連接，不可避免地導致更多布線、功率損耗和重量。隨著車輛現在搭載更多電子設備，設計人員需要更高的性能，但他們可以利用 CAN 增強功能，而不是轉向完全不同的網絡，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 規范的速率為 1 Mbit/s（最大值）。這種數據速率限制迫使汽車設計人員在車內添加更多 CAN 網絡設備和連接，不可避免地導致更多布線、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據速率提高到 2 Mbits/s，在編程模式下將數據速率提高到 5 Mbits/s。這一主要的 CAN 增強功能伴隨著修改后的幀速率，將數據字段從 8 字節增加到 64 字節，以更有效地支持數據密集型應用（圖 1）。CAN FD 標準解決了帶寬難題，同時在標稱條件下將數據速率提高到 2 Mbits/s，在編程模式下將數據速率提高到 5 Mbits/s。這一主要的 CAN 增強功能伴隨著修改后的幀速率，將數據字段從 8 字節增加到 64 字節，以更有效地支持數據密集型應用（圖 1）。圖 1：2012 年更新的 CAN FD 標準將有效載荷中的最大數據字節數從 8 字節擴展到 64 字節。（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據字節數從 8 字節擴展到 64 字節。（圖片來源：微芯科技）從經典 CAN 過渡到 CAN FD從經典 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 (ADAS) 的攝像頭和傳感器，通過車載網絡傳輸的數據量不斷增加。雖然更高速度的 CAN FD 網絡可以提供幫助，但它們在開發過程中確實需要更高的精度。例如，在更高的數據速度下，穩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 (ADAS) 的攝像頭和傳感器，通過車載網絡傳輸的數據量不斷增加。雖然更高速度的 CAN FD 網絡可以提供幫助，但它們在開發過程中確實需要更高的精度。例如，在更高的數據速度下，穩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。