CAN FD 通信协议是基于原始 CAN 总线标准(又称为“经典 CAN”)而设计的,有助于确保多种车载网络数据传输率和吞吐量在继续演进的同时,汽车微控制器和连接的系统能够以各种速率高效通信。CAN FD 协议支持高达 5 Mbps 的数据传输率和高达 64 字节的有效负荷,有效提升了设计师的能力,使其能够在其下一代汽车应用中更快速地移动数据。

 

 

什么是 CAN FD?

随着电子、半导体、通讯等行业的快速发展,汽车智能化的诉求也越来越强。为了提高汽车的安全性和舒适性,实现汽车的电动化和智能化,以及增强网络连接,汽车制造商将越来越多功能集成到了汽车上,ECU(电子控制单元)大量地增加使总线负载率急剧增大。

 

 

目前在市场上的商用车中广泛使用的是车载网络 CAN(Controller Area Network)。但是由于 CAN 总线的最高传输速率为 1Mbit/s(通常汽车 CAN 系统的实际使用速率最高为 500kbit/s),ECU 大量增加使总线负载率急剧增大以致造成网络拥堵,影响信息传输的可靠性和实时性。为了满足日益增长的汽车网络需求,所以我们需要能够传输更多信息的高速车载网络。

 

因此,在 2012 年 Bosch 发布了 CAN 的替代总线 CAN FD(CAN with Flexible Data rate,灵活数据传输率)协议。

 

CAN FD 的设计优势

首先是传输速率方面,CAN FD 比 CAN 更加快。ECU 是汽车的大脑,如果 ECU 大量增加,处理器 ROM 容量也将随之增加。在进行 ECU 研发时,需要将软件写入 ROM,这个写入的过程是通过 CAN 来完成的。但是,通过 CAN 重写大容量的软件,需要花费非常长的时间。因此要引入速度更快的 CAN FD。

 

 

其次是带宽方面,CAN FD 更加能满足需求。由于功能不断增加,CAN 总线的负荷将逐渐达到极限,从而出现延迟时间增加和网络带宽不足(网络传输能力较差)。在这种情况下,根据功能来划分局部网络的方式可以解决带宽不足的问题。CAN 的最高传输速率可达 1Mbps, CAN FD 可达 8Mbps,如果用 CAN FD 来代替 CAN,就不必为了解决带宽问题而使用划分局部网络的方式了。

 

 

最后是信息安全方面。对车载通信敏感数据的认证和完整性保护,是确保车辆通信系统安全的必要条件。以往的车辆 CAN 总线通信传输的都是未经加密的数据,一旦被第三方侵入,便可直接读取车辆的关键数据,如转速、转向、刹车等信息,一旦被非法利用,后果不堪设想。而在 CAN FD 中,几乎毫不费力就能实现多个节点的加密数据传输。

 

TI 集成 CAN FD 控制器和收发器的系统基础芯片

TI 近日推出了业界新款汽车系统基础芯片(SBC)TCAN4550-Q1。该芯片集成了使用灵活数据速率控制器局域网(CAN FD)的控制器和收发器,旨在满足车载网络对高带宽和数据速率灵活性的需求。它采用了几乎所有微控制器的串行外围接口(SPI)总线来部署 CAN FD 接口或提高系统中 CAN FD 总线端口的数量,同时最少量地对硬件进行改动。

 

TCAN4550-Q1 功能方框图

 

以往,在升级至或扩展 CAN FD 功能时,设计师不得不在其设计中整合多个分立的组件或彻底修改微控制器,通常来说这既耗时又成本高昂。借助 TCAN4550-Q1 系统基础芯片(SBC),设计师能够保有汽车电子和照明、高级驾驶员辅助系统(ADAS)及汽车网关设计的基于微控制器的现有架构,简化了 CAN FD 的升级或扩展。