CAN FD Light采用新架構(gòu)提高效率

工程師很少能清楚地預見到一項將影響未來幾年產(chǎn)品的技術(shù)的興起，但這正是我們所見證的 CAN FD Light 的興起。明天的贏家將是那些早早趕上潮流的人。因此，必須了解誰應該考慮使用這項技術(shù)以及為什么。控制器局域網(wǎng) （CAN） 是博世1于 1980 年代初期開發(fā)的串行通信總線。該技術(shù)以當時其他協(xié)議無法滿足的方式滿足汽車行業(yè)的獨特要求。從那時起，CAN 發(fā)展到解決更多的用例。例如，機場大門、建筑設備或工業(yè)應用都使用標準或其變體 CAN-FD。

CAN FD（靈活數(shù)據(jù)速率）是 CAN 的高速版本，旨在滿足對更大帶寬的需求。該協(xié)議每幀保存 64 個字節(jié)，是第一個 CAN 標準的 8 倍。由于雙比特率連接和更高的可靠性，它還允許更快的傳輸。然而，隨著汽車上傳感器數(shù)量的增加，工程師們意識到“更輕”的 CAN FD 協(xié)議可以提供巨大的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢。因此，2020 年，CAN in Automation （CiA） 組織宣布創(chuàng)建 CAN FD Light。

了解跡象并預測趨勢

在深入研究標準本身之前，F(xiàn)red 闡明了業(yè)界對 CAN FD Light 的熱情。事實上，一些公司已經(jīng)在使用它，甚至在它標準化之前。ST、奧迪和 OLEDWorks 最近展示了使用該協(xié)議的尾燈演示。歐洲和日本的汽車制造商表示積極反饋，CAN分析或測量設備制造商也表現(xiàn)出興趣。顯然，許多人在完全承諾之前仍在等待官方標準。然而，工作草案正在審查中，標準應該在 2021 年之前準備好。因此，問題不再是行業(yè)是否會采用 CAN FD Light，而是何時采用。因此，工程師必須熟悉標準，以確保他們不會落伍。 因此，讓我們解決三個可能會阻止團隊盡早加入潮流的誤解。

1. CAN FD Light 與 CAN FD 不一樣，它使用了新的 Commander-Responder 架構(gòu)

遠離多指揮官拓撲

“CAN FD Light”串行通信總線不僅僅是 CAN FD 的精簡版，而是一種新的架構(gòu)。雖然 CAN 或 CAN FD 使用多指令拓撲，但 CAN FD Light 依賴于指令-響應架構(gòu)。在多命令設置中，所有單元（尾燈、傳感器、信息娛樂等）都需要一個帶有微控制器、電源等的模塊。此外，網(wǎng)絡必須將所有模塊相互連接并與中央控制器連接。CAN FD Light 的命令-響應拓撲更簡單，因為主控制器現(xiàn)在直接命令每個單元。隨著微控制器變得越來越強大，對中間模塊的需求已經(jīng)過時，從而實現(xiàn)更直接的通信。

比 CAN FD 更簡單，但同樣強大

工程師，尤其是那些在 CAN 或 CAN FD 方面有經(jīng)驗的工程師，將需要進行調(diào)整，因為模塊不再需要仲裁。指揮官，即主控制器，只需將數(shù)據(jù)發(fā)送到特定單元，然后在必要時將其信息發(fā)回。CAN FD Light 迅速流行的一個原因是一些工程師已經(jīng)在以這種方式使用 CAN FD。盡管具有互連性，但有些人嚴重依賴主域，即使 CAN FD 的設計并未考慮到這一目的。然而，新協(xié)議本身就圍繞著這種更簡單的行為，為這些工程師提供了他們正在尋找的系統(tǒng)。此外，CAN FD Light 還受益于與 CAN FD 相同的穩(wěn)健性和安全特性。 例如，CAN FD Light 繼承了 CAN FD 的帶有循環(huán)冗余校驗 （CRC） 的 64 位數(shù)據(jù)幀。

2. CAN FD Light 不僅更簡單，還能提高效率

技術(shù)有效性

工程師經(jīng)常低估指揮官-響應者拓撲對整體設計的影響。除了仲裁已過時，系統(tǒng)不再需要網(wǎng)絡上的錯誤幀來確保一致性。事實上，CAN FD Light 有一種直接的方法，可以將其作為純硬件解決方案來實現(xiàn)。事實上，傳統(tǒng)上，域控制器內(nèi)的軟件管理各種模塊。當 CAN 或 CAN FD 系統(tǒng)連接不同的復雜模塊時，該軟件可實現(xiàn)更大的靈活性。但是，工程師在處理環(huán)境傳感器或尾燈等更簡單的系統(tǒng)時不需要它。因此，CAN FD Light 是一項重大進步，可確保團隊不再需要編寫復雜的軟件系統(tǒng)來管理簡單的單元。

成本效益

CAN FD Light 的另一個重要優(yōu)勢是其成本效益。許多公司已經(jīng)在試驗它，因為移除單元和主控制器之間的控制模塊可以節(jié)省大量成本。例如，它大大減少了所需的微控制器數(shù)量。同樣，純硬件實現(xiàn)降低了軟件開發(fā)成本。此外，公司不再需要高精度陶瓷諧振器或晶體振蕩器。 實際上，CAN 的多指令拓撲要求每條總線準確同步所有消息。大多數(shù)汽車制造商要求時鐘精度低于 0.1%，這反過來又需要昂貴的外部晶體。這種設備的價格可以占執(zhí)行器單元價格的一半。在 CAN FD Light 的指揮官-響應系統(tǒng)中，響應者的內(nèi)部時鐘就足夠了，因為主控制器是唯一一個發(fā)起通信的控制器。

3. CAN FD Light 許可證的可訪問性并不低，它們使用與其他 CAN 協(xié)議相同的通道

一些工程師可能不愿意采用 CAN FD Light，因為擔心其許可結(jié)構(gòu)可能涉及不同的公司。然而，該協(xié)議是 CAN FD 的演進，這意味著獲得許可證的過程與其他 CAN 標準相同。公司將為 CAN、CAN FD 或 CAN FD Light 許可證使用相同的渠道。因此，已經(jīng)熟悉該流程的公司可以輕松獲得新技術(shù)的使用權(quán)并迅速實施。因此，隨著行業(yè)接近 CAN FD Light 的標準化，進入這種簡單技術(shù)的門檻很低，這很容易解釋為什么我們期望快速進入市場。

審核編輯：郭婷