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大红大紫的CAN FD

2019-07-01来源: 集微网关键字:CAN  FD

在“走红”数年、在总线领域应用广泛的CAN(控制器局域网络)终要回归“幕后”——随着新能源汽车、自动驾驶技术的快速发展,以及对于ADAS和人机交互需求的增加,CAN总线在传输速率和带宽等方面越来越显得“力不从心”,其升级版——CAN FD(可变速率应运而生。它继承了传统CAN总线主要特性,同时支持高达5 Mbps的数据传输率,并改善了错误帧漏检率,被视为是下一代主流汽车总线系统。此外,CAN总线在工业自动化等领域的应用也面临同样的诉求。但从CAN走向CAN FD的升级路上,仍需攻克多重关卡。 

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需求起飞

 

在博世2011年提出CAN FD之后,虽然应用一直波澜不惊,但近些年已然发生了变化。

 

德州仪器(TI)接口产品部门产品线经理Charles (Chuck) Sanna介绍,近年来在与整车厂进行沟通时,发现需求已在上量,无论是新能源汽车的电机、ADAS的互连、自动驾驶产生的大数据等等,都在催生对CAN FD的需求。

 

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不只在汽车领域借势走高,工业自动化的CAN FD总线需求亦在扩大。Charles Sanna提到,这样各种分立式的马达驱动以及传感器,有望通过CAN FD来传输更高带宽数据。

 

对于具体的需求量,Charles Sanna分析说,一般情况下,传统汽车和新能源汽车数量级差别较大,传统汽车大概需20个CAN FD芯片,新能源汽车则有望达到四五十个。

 

虽然CAN FD的升级是延续性创新,但相对于颠覆性的汽车以太网,Charles Sanna的观点是未来汽车以太网和CAN FD会共存。因以太网传输速率高,主要传输高带宽的大数据,但其只能点对点,而CAN FD的优势是可点对多点。两者未来会共存发展,各司其职。

 

SBC解决挑战

 

虽然升级需求已在路上,但随之而来的挑战却是软硬件如何架构?

 

一般来说,实现CAN总线需要CAN控制器、收发器以及相应的MCU等组合。对于CAN FD的实现,Charles Sanna解释了两种实现方法,指出这不只是将CAN控制器升级到CAN FD控制器这么简单,相应地MCU也需要升级,或整合多个控制器和收发器等分立器件,或重新设计MCU,来集成CAN FD控制器。而后者不仅需集成CAN FD的IP,要重新设计开发,并且之后还要进行车规级认证,既耗时又成本高昂,很不经济。

 

在这一情形下,SBC(系统基础芯片)成为“理性”选择。Charles Sanna指出,它将CAN控制器和收发器与功率器件如LDO或DC/DC转换器等高水平的集成,可在保留汽车MCU现有架构的情形下,简化CAN FD升级或扩展,同时实现更便利和更低成本设计。而分立方案要同时考虑收发器、控制器、看门狗以及电源,还要考虑失效模式和保护模式,不仅开发时间长,成本更高,开发难度也高。

 

在此趋势下,TI为此开发业界首款集成了CAN FD控制器和收发器的SBC TCAN4550-Q1,助力CAN FD的实现。

 

此外,NXP、瑞萨、ST等国外厂商以及国内的广州致远等也在开发相应的总线芯片。

 

简化升级及扩展

 

而SBC TCAN4550-Q1带来的优势也显而易见。

 

此单芯片解决方案可基于MCU的现有架构,简化CAN FD 升级或扩展。Charles Sanna详细说到,有两种情况:一是MCU内置CAN控制器,可直接与TCAN4550-Q1相连实现;二是通常的MCU不含CAN/CAN FD控制器,但有各种各样的SPI串行接口,此时MCU可通过SPI接口连接TCAN4550-Q1,而不用额外再添加CAN控制器。无论从系统成本角度还是时间考量都是最经济的,因为这意味着在不更换MCU的情况下,就可轻松扩展到CAN FD,而原有的软件和硬件架构都不受影响。

 

而在扩展时,通过MCU更多的SPI端口添加TCAN4550-Q1就可实现。

 

除以上优势之外,TCAN4550-Q1的高集成度包括两个LDO、CAN控制器、CAN收发器,再加上看门狗,不仅提高了设计灵活性,并提供对1.8V、3.3V和5V I/O的支持以及唤醒、休眠等功能。而且,它支持高达8Mbps的数据传输率,超过了5Mbps的CAN FD最高数据传输率,并大幅减少了五成的PCB布板面积。

 

而现实的情形是整车可能有诸多节点,有的可能是CAN,有的是CAN FD,此时会如何通信?Charles Sanna对此表示,这取决于环状、星型或混合网络架构,也取决于是哪一种模组。因CAN FD可向下兼容CAN,成为高价值的方案。

 

而除了此次发布的CAN FD的SBC外,TI还有诸多满足车规的收发器,如车用CAN收发器、LIN收发器、隔离式CAN收发器等,可满足客户不同的应用需求。

 

“未来,CAN和LIN SBC将继续集成关键功能,以支持以前需要多个分立器件提供的诸多功能,包括更多LDO、用于提高输出电流的DC/DC转换器、用于开/关处理器的高压侧开关以及多种协议支持。”Charles Sanna最后指出。

 

 

 

 


关键字:CAN  FD

编辑:muyan 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qcdz/ic466219.html
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