CAN FD是一種通信協(xié)議，主要用于車載網(wǎng)絡(luò)，是CAN總線標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)版。自2019年以來(lái)，包括中國(guó)在內(nèi)的車廠、一級(jí)經(jīng)銷商(Tier 1)等，紛紛提出了對(duì)CAN FD芯片的需求。而在2019年以前，CAN FD幾乎無(wú)人問(wèn)津。究其原因，新能源汽車和自動(dòng)駕駛汽車對(duì)總線帶寬的需求不斷上升。
照片：TI接口產(chǎn)品部門產(chǎn)品線經(jīng)理Charles Sanna
CAN FD的芯片用量非常可觀，如果一輛汽車全部采用CAN FD，可能傳統(tǒng)車需要二十個(gè)左右的CAN FD系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片，新能源車大約需要五十個(gè)相關(guān)芯片。為此，TI近日推出了TCAN4550-Q1芯片，TI接口產(chǎn)品部門產(chǎn)品線經(jīng)理Charles Sanna向電子產(chǎn)品世界等媒體介紹了CAN FD及TI解決方案的優(yōu)勢(shì)。
1 CAN FD的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)
CAN FD的主要優(yōu)勢(shì)有兩個(gè)：1.過(guò)去汽車節(jié)點(diǎn)數(shù)很少，傳統(tǒng)CAN只有1Mbps總線帶寬，但現(xiàn)在需要很高的數(shù)據(jù)量，而CAN FD又5 Mbps的最大傳輸速率，支持高達(dá)64B的有效負(fù)荷。2.CAN FD可以向下兼容經(jīng)典CAN。因此，無(wú)需新的連接器或電纜，但需要更新的處理器，這種新處理器需要包含CAN FD控制器和相關(guān)的CAN FD收發(fā)器。
不過(guò)，CAN FD的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是：CAN FD方案需要盡量減少模塊或ECU的成本，以及節(jié)省PCB(印制板)尺寸，同時(shí)有更快的上市時(shí)間。
2 TI的CAN FD系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片
TCAN4550-Q1芯片是TI近日發(fā)布的集成了了CAN FD控制器和收發(fā)器等系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)。該芯片有四大優(yōu)勢(shì)。
第一，可以在不換MCU(微控制器)的情況下，就可輕松擴(kuò)展到CAN FD。這樣的好處是原先的軟件和硬件架構(gòu)都不受影響，也無(wú)需增加新的軟件，保護(hù)了原有的資源。這時(shí)分兩種情況：1.MCU內(nèi)置CAN控制器，此時(shí)可直接相連;2.MCU不含CAN控制器，此時(shí)MCU可通過(guò)SPI接口連接TCAN4550-Q1(如下圖)。
第二，傳輸速率可達(dá)8 Mbps。由于目前CAN FD協(xié)議規(guī)定的最高帶寬是5 Mbps，因此TI的此款SBC有很高的冗余。
集成式的功能集，提高了設(shè)計(jì)靈活性。其中，包括70 mA的低壓差穩(wěn)壓
器(LDO)、看門狗計(jì)時(shí)器、故障切換模式和對(duì)3.3與5VI/O的支持。
第三，經(jīng)TI測(cè)算評(píng)估，新設(shè)計(jì)可減少一半的PCB布板面積。
3 TI有豐富的接口產(chǎn)品
實(shí)際上，除了此次發(fā)布的CAN FD的SBC，TI還有很多滿足車規(guī)的收發(fā)器接口產(chǎn)品，諸如車用CAN收發(fā)器、車用LIN收發(fā)器，3.3 V和5 V CAN收發(fā)器，隔離式CAN收發(fā)器等。
本次發(fā)布會(huì)的明星——TCAN4550-Q1的相關(guān)支持材料都已在TI官網(wǎng)上，還有支持毫米波雷達(dá)應(yīng)用的案例。另外，除了汽車用，還可用于工廠自動(dòng)化中的CAN FD，例如馬達(dá)等需要越來(lái)越大的信息，對(duì)CAN FD的需求量也在提升。
4 熱門問(wèn)答
問(wèn)：如果客戶自己想設(shè)計(jì)CAN FD芯片，有何挑戰(zhàn)呢?
答：客戶需要有CAN FD的IP，還要自己設(shè)計(jì)，開發(fā)需要幾年時(shí)間，而且還需要去進(jìn)行車規(guī)認(rèn)證。而TI的新芯片，不用動(dòng)原來(lái)的CAN接口和系統(tǒng)架構(gòu)，直接可用。
問(wèn)：整輛車有很多節(jié)點(diǎn)，有的可能是CAN，有的是CAN FD，到底用哪種方式通信?
答：車?yán)镉锌赡苁黔h(huán)狀、星型或混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，較為復(fù)雜，總之，這取決于你要通信的對(duì)象采用了什么?例如對(duì)象是CAN，你就是CAN通信方式。
問(wèn)：車用CAN與以太網(wǎng)的各自優(yōu)勢(shì)是什么?
答：以太網(wǎng)的傳輸數(shù)據(jù)量大，適合圖像、音頻等多媒體信息傳輸，但缺點(diǎn)是只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)。CAN的優(yōu)勢(shì)是可點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)。