解碼大眾全新數(shù)字高爾夫8汽車CAN FD行駛功能電氣架構(gòu)

據(jù)在大眾原廠的伙伴介紹，全新數(shù)字高爾夫8將在11月上市銷售，目前高爾夫8在行駛功能電氣架構(gòu)上采用的CAN FD，在多媒體這一塊采用的以太網(wǎng)，后續(xù)估計(jì)大部分類似同樣MQBEvo平臺(tái)的車型均會(huì)復(fù)制升級(jí)過來，那么，未來在MQBEvo平臺(tái)的車型將代表著大眾智能化、數(shù)字化、電氣化的一種新標(biāo)準(zhǔn)。他們內(nèi)部結(jié)構(gòu)和框架也做了很大的改動(dòng)，數(shù)據(jù)和總線，是我們關(guān)注的要點(diǎn)，雖然暫時(shí)不知道以后涉及的數(shù)據(jù)和控制到哪一步，至少，我們首先得獲取到大眾原廠的CAN FD數(shù)據(jù)，再談數(shù)據(jù)應(yīng)用。

CAN FD我們研究得還不深入，僅在已經(jīng)裝配的部分車型上做了深入研究，比如奔馳、理想汽車、小鵬、特斯拉、路特斯、奧迪、路特斯等。那么，大眾高爾夫8是沿用奧迪的那一套嗎？說不清楚，因?yàn)檫€沒研究。但是CAN FD總線，并不是新物種，BOSCH在2011年就發(fā)布了這個(gè)新一代的通信技術(shù)。

在域控制器領(lǐng)域，已有不少車型涉及并采用CAN FD已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了功能就有座椅調(diào)節(jié)、后視鏡控制、空調(diào)控制等功能，綜合統(tǒng)一管理各執(zhí)行器，合理有效地分配系統(tǒng)資源。車身域控制器的功能眾多，包括實(shí)現(xiàn)燈光控制、雨刮控制、門窗控制、后視鏡折疊控制、PEPS、座椅控制等，其中燈光控制部分就包括了近光燈、遠(yuǎn)光燈、位置燈、轉(zhuǎn)向燈、剎車燈、日行燈。

車身雨刮部分包括了低速雨刮、高速雨刮、間隔控制和點(diǎn)刮，門窗控制部分包括了四門閉鎖、碰撞解鎖、自動(dòng)落鎖、車窗升降及百分比、車窗防夾及一鍵升窗，后視鏡包括了折展、調(diào)節(jié)及加熱，PEPS包括了無鑰匙啟動(dòng)、無鑰匙進(jìn)入、迎賓功能、發(fā)動(dòng)機(jī)防盜、整車電源控制與管理，座椅包括控制調(diào)節(jié)與通風(fēng)、加熱，其他還包括OTA及遠(yuǎn)程診斷、升級(jí)、刷寫、駕駛模式設(shè)定等等。通過CAN FD報(bào)文數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可以看出：

以太網(wǎng)相對(duì)來說成本要高出很多，那么在智能座艙這邊的域控，采用以太網(wǎng)作為信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸以及娛樂系統(tǒng)應(yīng)用，比較合適。但受制于大多傳感器和控制單元、零部件均還是用的CAN或者CAN FD，那么勢(shì)必在大眾高爾夫8上，要獲取到原廠協(xié)議數(shù)據(jù)，就很必要去做好基于汽車行駛電氣MCU可擴(kuò)展CAN/CAN FD的數(shù)據(jù)接口。

在設(shè)計(jì)CAN產(chǎn)品時(shí)，MCU的CAN控制器資源是我們工程師們關(guān)注的第一要素，特別是像一些包括了CAN控制的MCU、核心板、工控板升級(jí)中需要增加CAN/CAN FD接口。但是原有的標(biāo)準(zhǔn)CAN2.0硬件方案中，會(huì)資源不夠的情況，另一些就是需要使用到多路CAN接口，而大部分MCU支持的CAN總線接口又不多，導(dǎo)致CAN接口數(shù)量又滿足不了。這就需要將MCU多余的通信接口擴(kuò)展為CAN接口，說來是有點(diǎn)小麻煩，但是技術(shù)上也能曲線救國(guó)。

速銳得最近嘗試用UART/SPI接口轉(zhuǎn)CAN隔離模塊，可以很方便的嵌入到具有UART/SPI接口的設(shè)備中，在不需要改變?cè)布Y(jié)構(gòu)的前提下獲得CAN_BUS通信接口。造成這個(gè)的主要原因是，早期的產(chǎn)品使用的是RS485或者RS232通信，現(xiàn)階段需要將產(chǎn)品升級(jí)到CAN/CAN FD通信，另外就是之前零部件受制于車企成本限制，部分主控MCU可能都用的不帶CAN的微處理器，其三就是汽車越來越發(fā)達(dá)，多路CAN的場(chǎng)景需求滿足不了了。例如一些充電樁的控制器，CAN的路數(shù)要大于2路，市面上支持2路以上CAN的微處理器極少，或者價(jià)格不菲。

當(dāng)然，也有一些其他的思路，比如串口轉(zhuǎn)CAN、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)CAN、WIFI轉(zhuǎn)CAN、光纖轉(zhuǎn)CAN，成本不同而已。UART/SPI接口轉(zhuǎn)CAN主要有2種形式，一種是利用協(xié)議控制芯片實(shí)現(xiàn)，另一種通過嵌入式轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)。真碰到這個(gè)情況，我們會(huì)推薦客戶采用第二種。這個(gè)具備三方面的優(yōu)勢(shì)：

1、配置簡(jiǎn)單方便，配合上位機(jī)或者串口指令，幾個(gè)簡(jiǎn)單的串口數(shù)據(jù)就可以完成

2、數(shù)據(jù)緩存大，在高速或者數(shù)據(jù)吞吐量大時(shí)可以避免丟幀的現(xiàn)象

3、性能優(yōu)異，模塊自帶MCU完成協(xié)議轉(zhuǎn)換及緩存處理，減輕用戶MCU負(fù)擔(dān)

CANFDSM-100其實(shí)還是指的推薦的一款串口轉(zhuǎn)CAN的模塊，雖然不帶CAN或者CAN FD收發(fā)器，用自己增加隔離或者不隔離的收發(fā)器即可。

但是如果沒有以前的拖泥帶水的設(shè)計(jì)，那么就直接采用帶CAN FD功能的MCU直接自己增加CAN收發(fā)器，設(shè)計(jì)大眾高爾夫8的CANFD產(chǎn)品即可。利用協(xié)議控制芯片實(shí)現(xiàn)，就等同于重新開發(fā)，硬件架構(gòu)將改為如下圖示，也不需要做其他的轉(zhuǎn)換，目前采用的CAN收發(fā)器已經(jīng)足夠滿足5M的數(shù)據(jù)交互，因此，CAN收發(fā)器也不用變更。

如電路設(shè)計(jì)所示：

高爾夫數(shù)據(jù)采用直接在原車CAN FD或者車身網(wǎng)關(guān)接入，大眾車型的網(wǎng)關(guān)位置有三個(gè)，一個(gè)是主駕駛門內(nèi)置裝飾面板內(nèi)，一個(gè)是方向盤下邊，方向機(jī)的CAN網(wǎng)絡(luò)，另外一個(gè)是油門踏板上方的CAN網(wǎng)關(guān)位置。這三個(gè)相對(duì)來說，比較明顯，不用拆卸大量的裝飾面板。

數(shù)據(jù)可以通過2個(gè)渠道獲得，一是原廠的協(xié)議授權(quán)，我估計(jì)這個(gè)不太現(xiàn)實(shí)，畢竟人家是呵呵，二是通過網(wǎng)關(guān)，自行解碼DBC報(bào)文中CAN ID。這個(gè)可能性有幾種，一是CAN FD中混著有標(biāo)準(zhǔn)CAN數(shù)據(jù)，比如某零部件就是用的CAN，如果要采集這個(gè)零部件的數(shù)據(jù)，依舊采用標(biāo)準(zhǔn)CAN，一種是CAN FD，那么解析CAN FD中的字節(jié)，必然會(huì)涉及長(zhǎng)度、位移、算法，并且波特率還可能是變化的，不像標(biāo)準(zhǔn)CAN一樣，500K。那么，一款你覺得很普通的高爾夫，在這些數(shù)字技術(shù)面前，可能比做個(gè)寶馬奔馳要難很多了。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換有透明轉(zhuǎn)換、透明帶標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)換、自定義協(xié)議轉(zhuǎn)換的三種情況，這也是為什么大眾高爾夫8能用全新數(shù)字汽車這個(gè)來定義自己，核心功能模塊傳輸效率達(dá)到100M/s，“數(shù)字化”是全新一代高爾夫的關(guān)鍵詞，新技術(shù)的應(yīng)用還真的不是體現(xiàn)在汽車售價(jià)價(jià)格上的高低問題。以太網(wǎng)的部分，歸屬高爾夫的智能座艙，我們沒有深入研究，只是作為數(shù)據(jù)接口的端口。

審核編輯 黃宇