蔚小理新勢力互聯(lián)網(wǎng)造車在CAN FD硬件主框架及后裝控制方案開發(fā)

在國內(nèi)，新勢力造車影響已經(jīng)非常之大，整個(gè)造車大潮中，新整車企業(yè)蔚來汽車、小鵬汽車、理想汽車無一例外選擇了CAN FD作為主要的車載通信總線，特斯拉推出了引領(lǐng)汽車EE架構(gòu)集中化的趨勢，即使在車載以太網(wǎng)EE架構(gòu)快速發(fā)展的情況下，CAN FD節(jié)點(diǎn)使用量不減反增，并且CAN FD憑借極高的可靠性在主干網(wǎng)上與車載以太網(wǎng)并存，作為“生命底線”保護(hù)車輛與人員安全。

雖然，我們在常見的媒體中經(jīng)常有看到汽車停擺、升級(jí)失敗、無法移動(dòng)、鎖死車輛，但是比畢竟通過遠(yuǎn)程升級(jí)，更多的路測和完善，也表現(xiàn)出友好的一面，那么他們選用CAN FD，那么就意味著更多的汽車企業(yè)、汽車技術(shù)、汽車數(shù)據(jù)的總線應(yīng)用在未來相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，將會(huì)作為主流的現(xiàn)場總線廣泛應(yīng)用。
如果行業(yè)內(nèi)的企業(yè)還沒有摸過蔚小理的汽車網(wǎng)絡(luò)總線，那么也不遺憾，畢竟這事，也不是他們首發(fā)先用，奧迪、特斯拉也不是沒干過，你去干了，也不一定就用得上。速銳得從事CAN總線數(shù)據(jù)應(yīng)用、CAN總線產(chǎn)品開發(fā)、CAN總線改裝與控制已經(jīng)有12年，摸過的汽車各種總線通信網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)該算的上有點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，除了主流的以外，比如BSD、SEND這些偏門的，也玩過。19年的新款帕拉梅拉就有集成了智能網(wǎng)關(guān)，整個(gè)域控制器就有2塊磚頭平鋪那么大，上邊的接口包括了以太網(wǎng)、CAN、CAN FD、VCU主接口及N條對外的網(wǎng)絡(luò)天線。

從19年這款硬件來看，大抵是采用i.MX RT系列，i.MX RT系列是NXP公司基于ARM Cortex-M7內(nèi)核的處理器，運(yùn)行主頻可以達(dá)到528MHz，支持2路CAN/CAN FD，主要應(yīng)用于高性能和高實(shí)時(shí)響應(yīng)的工業(yè)通信場合，芯片內(nèi)部就集成了先進(jìn)的電源管理模塊，模塊內(nèi)部集成了LDO和DC/DC，這個(gè)模塊是可以簡化芯片外部的電源設(shè)計(jì)和上電時(shí)序控制的，內(nèi)部還有1M的RAM以及說不清的豐富的接口，這種多核的SOC，競爭力的焦點(diǎn)主要是AI單元的有效算力，算能耗比、成本，釋放硬件的使用率，從而慢慢實(shí)現(xiàn)“軟件定義汽車”。

那么我們在后裝技術(shù)上，用不上這么強(qiáng)大的處理器，如果應(yīng)用于一般基礎(chǔ)的改裝或者簡單的CAN FD數(shù)據(jù)采集，那么不必這么浪費(fèi)，我們可以使用一個(gè)基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的嵌入式微處理器就夠了?；A(chǔ)的CAN收發(fā)器也能滿足電壓、傳輸特性、波特率、電平等要求。M4內(nèi)核的芯片也有豐富的外設(shè)和極低的功耗，這些，滿足后裝、改裝、CAN FD數(shù)據(jù)采集和簡單控制也就足夠了。

這個(gè)輕型的控制器，主要用到的部分就是內(nèi)核及CAN/CAN FD接口，外部存儲(chǔ)控制器，以及定時(shí)器、看門狗及串口，內(nèi)置的哈希算法安全模塊基本也不用，ADC溫度傳感器要看應(yīng)用場景的是否需要，但是用到真的極少，豐富的IO擴(kuò)展、I2C，也滿足了后裝擴(kuò)展需求。

我們拿燈光與轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)為例，如何控制和點(diǎn)亮大燈總成、儀表總成、采集轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)據(jù)上的方向盤轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)，就需要采用原車CAN FD協(xié)議，做好對應(yīng)車型固件以后，預(yù)留出串口升級(jí)。那么這套微控制器下的CAN FD產(chǎn)品就可以覆蓋蔚來、小鵬、理想汽車等升級(jí)改造零部件的擴(kuò)展需求，如果應(yīng)用功能簡單，實(shí)際上在奔馳、奧迪、帕拉梅拉、路特斯等車型上，也是完全夠用的。

CAN和CAN FD總線特性存在的差異，CAN FD的成本相對來說會(huì)貴一些，畢竟，報(bào)文的算法、解碼難度、字節(jié)位移、要比標(biāo)準(zhǔn)CAN要復(fù)雜很多，每個(gè)報(bào)文里面可能存在標(biāo)準(zhǔn)CAN，也存在CAN FD，過濾器的設(shè)定，要求也嚴(yán)格一些，說人話就是代碼比較難寫一些。

有的車型會(huì)沿用一些供應(yīng)鏈的技術(shù)，這個(gè)就會(huì)涉及LIN/CAN/CAN FD多種協(xié)議，從系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、開發(fā)和測試等全面的支持，就需要在方案上做出更好的優(yōu)化選擇，這樣可以大大地降低成本，少走彎路，提高開發(fā)效率。奧迪A8在2013年的ECU就超過了100個(gè)，最近新款的奧迪Q8、A6的剎車泵，既可以走CAN總線，也可以走BSD總線，CAN FD上也有反饋。這種情況，不只出現(xiàn)在汽車電子，就軌道交通、醫(yī)療電子、工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域也會(huì)存在，技術(shù)在更新，應(yīng)用在更新，自然，總線網(wǎng)絡(luò)也就更新了。

我們在解碼汽車DBC文件的過程中，采用英特佩斯SPY3工具，加載DBC文件，進(jìn)行應(yīng)用協(xié)議的解析，并且通過DBC發(fā)送相關(guān)的指令進(jìn)行車輛的控制（動(dòng)作測試），從而采集原車信號(hào)和報(bào)文及邏輯時(shí)序等。特別是在動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)及安全性方面，經(jīng)過我們和客戶的共同項(xiàng)目測試，涵蓋了充放電測試、工況模擬、安規(guī)、BMS通信等方面，也深入研究過特斯拉、比亞迪唐宋海豚海豹、小鵬的P7、理想L8、大眾ID4、華為問界等十幾款車型。

那隨著單車智能升級(jí)的加速，原有的智能化升級(jí)方式會(huì)面臨著研發(fā)和生產(chǎn)的成本劇增、安全性降低、算力不足等問題，傳統(tǒng)的架構(gòu)也需要升級(jí)。

首先在研發(fā)方面，我們的人力資源成本就是很大的一部分，而且招聘到對應(yīng)的技術(shù)員，又能把這個(gè)事給做好，這種人，鳳毛麟角或者比較昂貴，供應(yīng)商還得和車廠溝通協(xié)作，甚至是合作。

其次就是汽車內(nèi)部空間其實(shí)可利用的結(jié)構(gòu)并不是很多，一臺(tái)車都差不多有100來個(gè)ECU了，當(dāng)線束長度越來越長，那么自動(dòng)化效率就會(huì)大幅降低，現(xiàn)在都用OTA升級(jí)，100來個(gè)ECU一起升不同的軟件，就看看出問題的概率大不大就是了。

其三就是關(guān)于數(shù)據(jù)的高效交換，ECU也要做很大的冗余，特別是域控制器算力上的，各部件的ECU連接99%是通過LIN/CAN/CAN FD等總線相連，傳輸速度和信息交換直接關(guān)系到車輛行駛安全。

風(fēng)浪越大，魚越貴是有道理的，至于以后6G網(wǎng)絡(luò)來臨，是否走向車云計(jì)算。那個(gè)，咱管不著。

審核編輯 黃宇