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应用最新的 CAN 总线增强功能实现安全可靠的高速汽车通信

2512916 2022-11-25 | pdf | 256.03KB | 次下载 | 免费

资料介绍

多年来，设计人员一直依赖控制器区域网络 (CAN) 在汽车的各种子系统和电子控制单元 (ECU) 之间进行可靠通信。然而，随着机载网络节点数量的增加，所需的数据吞吐量以及对更低延迟和更高级安全性的需求也在增加，所有这些都在严格的尺寸、重量和成本限制内。尽管如此，许多设计人员还是不愿意更改网络拓扑，而且由于 CAN 规范和相关 IC 解决方案的稳步改进，他们不必更改。多年来，设计人员一直依赖控制器区域网络 (CAN) 在汽车的各种子系统和电子控制单元 (ECU) 之间进行可靠通信。然而，随着机载网络节点数量的增加，所需的数据吞吐量以及对更低延迟和更高级安全性的需求也在增加，所有这些都在严格的尺寸、重量和成本限制内。尽管如此，许多设计人员还是不愿意更改网络拓扑，而且由于 CAN 规范和相关 IC 解决方案的稳步改进，他们不必更改。由于先前投资的损失以及设计人员在学习曲线上移动时可能出现的设计延迟，迁移到另一种网络拓扑结构很困难。但这可以通过重新审视 CAN 规范增强来避免，例如用于更高吞吐量的 CAN 灵活数据速率 (FD)、使用部分网络等技术来处理泄漏和干扰、使用更严格的时序余量以确保可靠以更高的数据速率和增强的安全性进行通信。由于先前投资的损失以及设计人员在学习曲线上移动时可能出现的设计延迟，迁移到另一种网络拓扑结构很困难。但这可以通过重新审视 CAN 规范增强来避免，例如用于更高吞吐量的 CAN 灵活数据速率 (FD)、使用部分网络等技术来处理泄漏和干扰、使用更严格的时序余量以确保可靠以更高的数据速率和增强的安全性进行通信。此外，CAN 收发器供应商自己也通过集成度更高的解决方案来响应设计要求，这些解决方案结合了 CAN 增强功能，以更好地服务于高级驾驶辅助系统 (ADAS)、动力总成和信息娱乐等新兴应用。此外，CAN 收发器供应商自己也通过集成度更高的解决方案来响应设计要求，这些解决方案结合了 CAN 增强功能，以更好地服务于高级驾驶辅助系统 (ADAS)、动力总成和信息娱乐等新兴应用。本文简要讨论 CAN 及其增强功能，包括设计人员如何管理向更高级迭代（例如 CAN FD）的过渡。在此过程中，它将介绍合适的 CAN 解决方案以及如何使用它们来实现更快的数据速率、更高的可靠性和更高的安全性。本文简要讨论 CAN 及其增强功能，包括设计人员如何管理向更高级迭代（例如 CAN FD）的过渡。在此过程中，它将介绍合适的 CAN 解决方案以及如何使用它们来实现更快的数据速率、更高的可靠性和更高的安全性。CAN 灵活数据速率CAN 灵活数据速率随着车辆现在搭载更多电子设备，设计人员需要更高的性能，但他们可以利用 CAN 增强功能，而不是转向完全不同的网络，从 CAN FD 开始。这提供了高达 5 Mbits/s 的速率，而 ISO 11898 标准中定义的原始 CAN 规范的速率为 1 Mbit/s（最大值）。这种数据速率限制迫使汽车设计人员在车内添加更多 CAN 网络设备和连接，不可避免地导致更多布线、功率损耗和重量。随着车辆现在搭载更多电子设备，设计人员需要更高的性能，但他们可以利用 CAN 增强功能，而不是转向完全不同的网络，从 CAN FD 开始。这提供了高达 5 Mbits/s 的速率，而 ISO 11898 标准中定义的原始 CAN 规范的速率为 1 Mbit/s（最大值）。这种数据速率限制迫使汽车设计人员在车内添加更多 CAN 网络设备和连接，不可避免地导致更多布线、功率损耗和重量。CAN FD 标准解决了带宽难题，同时在标称条件下将数据速率提高到 2 Mbits/s，在编程模式下将数据速率提高到 5 Mbits/s。这一主要的 CAN 增强功能伴随着修改后的帧速率，将数据字段从 8 字节增加到 64 字节，以更有效地支持数据密集型应用（图 1）。CAN FD 标准解决了带宽难题，同时在标称条件下将数据速率提高到 2 Mbits/s，在编程模式下将数据速率提高到 5 Mbits/s。这一主要的 CAN 增强功能伴随着修改后的帧速率，将数据字段从 8 字节增加到 64 字节，以更有效地支持数据密集型应用（图 1）。图 1：2012 年更新的 CAN FD 标准将有效载荷中的最大数据字节数从 8 字节扩展到 64 字节。（图片来源：微芯科技）图 1：2012 年更新的 CAN FD 标准将有效载荷中的最大数据字节数从 8 字节扩展到 64 字节。（图片来源：微芯科技）从经典 CAN 过渡到 CAN FD从经典 CAN 过渡到 CAN FD随着摄像头和传感器的增加，包括用于高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 的摄像头和传感器，通过车载网络传输的数据量不断增加。虽然更高速度的 CAN FD 网络可以提供帮助，但它们在开发过程中确实需要更高的精度。例如，在更高的数据速度下，稳定位值的可用余量会迅速缩小，从而增加出错的可能性并破坏 CAN 的固有可靠性。随着摄像头和传感器的增加，包括用于高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 的摄像头和传感器，通过车载网络传输的数据量不断增加。虽然更高速度的 CAN FD 网络可以提供帮助，但它们在开发过程中确实需要更高的精度。例如，在更高的数据速度下，稳定位值的可用余量会迅速缩小，从而增加出错的可能性并破坏 CAN 的固有可靠性。