車載CAN向CAN FD升級，解決車內(nèi)數(shù)據(jù)量高增長傳輸需求

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）汽車內(nèi)的各種通信總線技術，構建起了汽車數(shù)字化網(wǎng)絡。CAN、LIN和FlexRay等各種總線各司其職，在這些特色各異的總線里，CAN總線以可靠、適應性強，綜合能力優(yōu)秀而聞名，在汽車電子控制系統(tǒng)中應用廣泛。

駕駛輔助催生車載通信協(xié)議新需求

CAN是B類總線中最為著名的，由BOSCH公司開發(fā)，將汽車內(nèi)部各電控單元之間連接成一個局域網(wǎng)絡，實現(xiàn)了信息的共享，大大優(yōu)化了整車的布線。

隨著汽車架構的不斷演變，汽車內(nèi)各種電子系統(tǒng)進行通信的機制也在不斷變化。尤其是在ADAS功能引入以后，各種自動駕駛輔助功能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對汽車的通信協(xié)議技術提出了不少新需求。

ADAS需要數(shù)據(jù)的互通來實現(xiàn)駕駛輔助，傳感器、車燈、顯示屏、攝像頭等等設備需要自適應地做出調(diào)整適應當前環(huán)境。以往這些系統(tǒng)往往都是本地而且獨立的，信息并不互通，數(shù)據(jù)間也沒有那么多交匯，不可能實現(xiàn)這樣的聯(lián)動。

ADAS功能引入后，車內(nèi)數(shù)據(jù)量大增，對通信的安全性和實時性也要求更高。這些新需求讓ADAS架構下的數(shù)據(jù)流通更依賴于更先進的汽車總線通信技術，這些技術可以更快、更遠地傳輸數(shù)據(jù)，從而提高車輛的安全性和自主性。

隨著ECU的增加以及智能汽車對更高級安全功能的需求，車載CAN通信作為主流總線也在不斷發(fā)展。CAN系統(tǒng)會允許將多個ECU連接到一條通信線路并彼此交換數(shù)據(jù)，根據(jù)協(xié)議和通信速度的不同分為CAN和CAN FD，CAN的通信速度最高在1Mbps，CAN FD最高可以達到8Mbps。這些升級可能仍然還不夠，還不能跟上汽車架構升級的角度，那么現(xiàn)在還有速率更高的CAN XL，在10Mbps以上。

從CAN到CAN FD

CAN向CAN FD協(xié)議的升級，升級了協(xié)議沒有改變物理層，但二者差別還是很明顯的，雖然兩種系統(tǒng)均使用屏蔽雙絞線通信，均為差動電壓。但是CAN的數(shù)據(jù)長度只能在1至8Byte變化，CAN FD的數(shù)據(jù)長度直接拓展到64Byte。

此外，CAN FD取消了遠程幀，只留下了11bit的標準幀和29bit的拓展幀，遠程請求替換RRS始終是顯性。

此前的CAN在性能上已經(jīng)很難應付Flexray、Ethernet等總線的威脅，向CAN FD升級后，更好地滿足要求高實時性高數(shù)據(jù)傳輸速率的應用，同時相比Flexray、Ethernet 等新興總線成本更低。

當然隨著CAN向CAN FD協(xié)議的升級，一些問題開始浮現(xiàn)出來。第一個問題是高速化會引起諧振現(xiàn)象，導致了錯誤判斷的可能性增加；第二個問題是電磁輻射頻段向高頻轉(zhuǎn)移，使得EMC應對變得更困難。

越高的數(shù)據(jù)速率下，諧振現(xiàn)象越嚴重。引起諧振現(xiàn)象的原因主要有兩點，一是CAN線束分支點引起的反射（拓撲設計）、一是從ECU到線束在內(nèi)的漏感和寄生電容。想要解決向CAN FD升級后的困擾，要么從設計上重新考慮拓撲，要么從共模濾波器上盡可能減少漏感和寄生電容。

目前在共模濾波上通過包含繞組工藝的獨有結(jié)構設計，可以使泄漏電感、寄生電容、模式轉(zhuǎn)換特性最小化，優(yōu)化CAN FD的應用。此外這種共模濾波器最好能覆蓋很廣的溫度范圍，一般會采用金屬端子以及激光焊接的繼線方式來提高器件的可靠性。

小結(jié)

在汽車各種控制系統(tǒng)的電子設備中，為了實現(xiàn)更大數(shù)據(jù)量的高速通信，CAN通信系統(tǒng)的通信能力仍然在進一步提高。在車載通信架構加快變革的互聯(lián)時代，高性能的總線技術才能給予車載系統(tǒng)高通信速度下足夠的可靠性。