多年以來(lái),CAN 通信協(xié)議一直在汽車(chē)市場(chǎng)占據(jù)著主要地位,。但伴隨著自動(dòng)駕駛的向前推進(jìn),,使得汽車(chē)功能不斷增加——從1990年到2000年,,車(chē)載總線節(jié)點(diǎn)的數(shù)量從大約10個(gè)節(jié)點(diǎn)變?yōu)?0多個(gè)系統(tǒng),。同時(shí),隨著車(chē)載通信的需求進(jìn)一步提高,,使得數(shù)據(jù)傳輸變得越來(lái)越大,,汽車(chē)CAN總線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量也在不斷增加,。面對(duì)大數(shù)據(jù)所帶來(lái)的壓力,CAN通信協(xié)議也有些“心有余而力不足”,。于是,,CAN FD通信協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。
什么是CAN FD,?
CAN FD通信協(xié)議是基于原始CAN總線標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì),,繼承了CAN總線的主要特性,。它可以在確保多種車(chē)載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量繼續(xù)演進(jìn)的同時(shí),,使得汽車(chē)微控制器和連接的系統(tǒng)能夠以各種速率高效通信。
與傳統(tǒng)CAN通信協(xié)議相比,,CAN FD主要的優(yōu)勢(shì)在于:
? 更高的總線效率:5Mbps的最大數(shù)據(jù)傳輸速率,,支持高達(dá)64字 節(jié)的有效負(fù)荷;
? 兼容經(jīng)典CAN:無(wú)需新的連接器或電纜,,但需要更新的處理器,,新處理器需要包含CAN FD控制器和相關(guān)的CAN FD收發(fā)器;
? 受可用解決方案限制的轉(zhuǎn)型:當(dāng)前的多芯片解決方案需要更高的成本和板載空間,。
TI接口產(chǎn)品部門(mén)產(chǎn)品經(jīng)理Charles (Chuck) Sanna介紹道:“在2019年之前,,汽車(chē)對(duì)CAN FD的需求不高。但從2019年伊始,,就有很多合作伙伴開(kāi)始將目光投向于CAN FD,。” 正如Charles 所說(shuō)的那樣,,由于雷達(dá),、超聲波等感應(yīng)元器件在汽車(chē)中的應(yīng)用增多,就需要高速,、可靠和穩(wěn)定的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)接入到系統(tǒng)中,,而這正是CAN FD的優(yōu)勢(shì)所在。
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系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)推動(dòng)CAN FD的應(yīng)用
雖然CAN FD在傳輸速率和帶寬方面擁有著巨大的優(yōu)勢(shì),,但是,目前卻沒(méi)有可用于CAN FD的MCU支持,。要實(shí)現(xiàn)CAN FD的快速升級(jí)首先需要使用支持CAN FD協(xié)議的MCU或控制器,,基于這種情況,TI推出了首款集成了CAN FD控制器和收發(fā)器的系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)——TCAN4550-Q1,。
什么是SBC,?據(jù)TI介紹,SBC是純粹的集成電路,,它將控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)或本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN)收發(fā)器與內(nèi)部/外部“功率器件”集成在一起,。該功率器件可以是低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO),、DC/DC轉(zhuǎn)換器或兩者兼有。
采用SBC的TCAN4550-Q1則可利用幾乎所有微控制器的串行外圍接口(SPI)總線,,將傳統(tǒng)的CAN升級(jí)至或添加CAN FD接口,。利用SBC可以在最小程度上對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng),并能實(shí)現(xiàn)CAN FD的功能,。
TCAN4550-Q1的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):
單芯片解決方案,,方便升級(jí)和擴(kuò)展CAN/CAN FD:幫助設(shè)計(jì)師輕松快捷地添加或擴(kuò)展CAN/CAN FD;
超越CAN FD最高的數(shù)據(jù)傳輸率:支持高達(dá)8 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率,,超過(guò)5 Mbps的CAN FD最高數(shù)據(jù)傳輸率,;
集成式功能集,提高了設(shè)計(jì)靈活性:包括70mA的低壓差穩(wěn)壓器,,看門(mén)狗計(jì)時(shí)器,,故障切換模式和對(duì)3.3與5V I/O的支持;
較小封裝尺寸,,減少了板載空間:較之標(biāo)準(zhǔn)CAN收發(fā)器 (SOIC)封裝,,占用更小的板空間。
總的來(lái)說(shuō),,TI的CAN FD產(chǎn)品繼承了傳統(tǒng)CAN的優(yōu)勢(shì),,并同時(shí)可以向下兼容經(jīng)典CAN。使得原有的軟件和硬件架構(gòu)都不受影響,。在升級(jí)的過(guò)程中,,有效利用了原有的MCU資源。在CAN升級(jí)到CAN FD的過(guò)程中,,改善的不僅是技術(shù)上的難題,,還有時(shí)間成本的挑戰(zhàn)。TI的TCAN4550-Q1,,則可以幫助相關(guān)企業(yè)完成這個(gè)過(guò)渡,。
CAN FD未來(lái)的發(fā)展空間巨大
除了汽車(chē)領(lǐng)域以外,CAN在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域上的應(yīng)用也很廣泛,。同樣,,工業(yè)領(lǐng)域也面臨著大數(shù)據(jù)帶來(lái)的革新——超出1 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率的挑戰(zhàn)。而CAN FD的推出,,也可以幫助工業(yè)領(lǐng)域中的相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí),。
對(duì)此,除了TCAN4550-Q1產(chǎn)品以外,,針對(duì)CAN FD通信協(xié)議,,TI還推出了適用于汽車(chē)的CAN FD收發(fā)器,以及5V CAN FD收發(fā)器,。
由智能引領(lǐng)的大數(shù)據(jù)時(shí)代,,正在一點(diǎn)一點(diǎn)地影響著我們的生活,。CAN FD對(duì)CAN的革新或許是通信領(lǐng)域中的一小步,但對(duì)大數(shù)據(jù)這個(gè)時(shí)代來(lái)說(shuō),,這也可能是推進(jìn)大數(shù)據(jù)得以落地應(yīng)用的一大步,。