CAN FD通信協(xié)議是基于原始CAN總線標(biāo)準(zhǔn)（又稱為“經(jīng)典CAN”）而設(shè)計(jì)的，有助于確保多種車載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量在繼續(xù)演進(jìn)的同時(shí)，汽車微控制器和連接的系統(tǒng)能夠以各種速率高效通信。CAN FD協(xié)議支持高達(dá)5 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率和高達(dá)64字節(jié)的有效負(fù)荷，有效提升了設(shè)計(jì)師的能力，使其能夠在其下一代汽車應(yīng)用中更快速地移動(dòng)數(shù)據(jù)。
什么是CAN FD？
隨著電子、半導(dǎo)體、通訊等行業(yè)的快速發(fā)展，汽車智能化的訴求也越來越強(qiáng)。為了提高汽車的安全性和舒適性，實(shí)現(xiàn)汽車的電動(dòng)化和智能化，以及增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)連接，汽車制造商將越來越多功能集成到了汽車上，ECU（電子控制單元）大量地增加使總線負(fù)載率急劇增大。
目前在市場(chǎng)上的商用車中廣泛使用的是車載網(wǎng)絡(luò)CAN(Controller Area Network)。但是由于CAN總線的最高傳輸速率為1Mbit/s（通常汽車CAN系統(tǒng)的實(shí)際使用速率最高為500kbit/s），ECU大量增加使總線負(fù)載率急劇增大以致造成網(wǎng)絡(luò)擁堵，影響信息傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性。為了滿足日益增長(zhǎng)的汽車網(wǎng)絡(luò)需求，所以我們需要能夠傳輸更多信息的高速車載網(wǎng)絡(luò)。
因此，在2012年Bosch發(fā)布了CAN的替代總線CAN FD（CAN with Flexible Data rate，靈活數(shù)據(jù)傳輸率）協(xié)議。
CAN FD的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)
首先是傳輸速率方面，CAN FD比CAN更加快。ECU是汽車的大腦，如果ECU大量增加，處理器ROM容量也將隨之增加。在進(jìn)行ECU研發(fā)時(shí)，需要將軟件寫入ROM，這個(gè)寫入的過程是通過CAN來完成的。但是，通過CAN重寫大容量的軟件，需要花費(fèi)非常長(zhǎng)的時(shí)間。因此要引入速度更快的CAN FD。
其次是帶寬方面，CAN FD更加能滿足需求。由于功能不斷增加，CAN總線的負(fù)荷將逐漸達(dá)到極限，從而出現(xiàn)延遲時(shí)間增加和網(wǎng)絡(luò)帶寬不足（網(wǎng)絡(luò)傳輸能力較差）。在這種情況下，根據(jù)功能來劃分局部網(wǎng)絡(luò)的方式可以解決帶寬不足的問題。CAN的最高傳輸速率可達(dá)1Mbps, CAN FD可達(dá) 8Mbps，如果用CAN FD來代替CAN，就不必為了解決帶寬問題而使用劃分局部網(wǎng)絡(luò)的方式了。
最后是信息安全方面。對(duì)車載通信敏感數(shù)據(jù)的認(rèn)證和完整性保護(hù)，是確保車輛通信系統(tǒng)安全的必要條件。以往的車輛CAN總線通信傳輸?shù)亩际俏唇?jīng)加密的數(shù)據(jù)，一旦被第三方侵入，便可直接讀取車輛的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、剎車等信息，一旦被非法利用，后果不堪設(shè)想。而在CAN FD中，幾乎毫不費(fèi)力就能實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的加密數(shù)據(jù)傳輸。
TI集成CAN FD控制器和收發(fā)器的系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片
TI近日推出了業(yè)界新款汽車系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）TCAN4550-Q1。該芯片集成了使用靈活數(shù)據(jù)速率控制器局域網(wǎng)（CAN FD）的控制器和收發(fā)器，旨在滿足車載網(wǎng)絡(luò)對(duì)高帶寬和數(shù)據(jù)速率靈活性的需求。它采用了幾乎所有微控制器的串行外圍接口（SPI）總線來部署CAN FD接口或提高系統(tǒng)中CAN FD總線端口的數(shù)量，同時(shí)最少量地對(duì)硬件進(jìn)行改動(dòng)。
TCAN4550-Q1功能方框圖
以往，在升級(jí)至或擴(kuò)展CAN FD功能時(shí)，設(shè)計(jì)師不得不在其設(shè)計(jì)中整合多個(gè)分立的組件或徹底修改微控制器，通常來說這既耗時(shí)又成本高昂。借助TCAN4550-Q1系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC），設(shè)計(jì)師能夠保有汽車電子和照明、高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）及汽車網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的基于微控制器的現(xiàn)有架構(gòu)，簡(jiǎn)化了CAN FD的升級(jí)或擴(kuò)展。