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不仅是汽车领域,CAN FD 也将助力工业自动化领域

2019-06-27
关键词: TI CANFD 车载通信

  多年以来,CAN 通信协议一直在汽车市场占据着主要地位。但伴随着自动驾驶的向前推进,使得汽车功能不断增加——从1990年到2000年,车载总线节点的数量从大约10个节点变为40多个系统。同时,随着车载通信的需求进一步提高,使得数据传输变得越来越大,汽车CAN总线网络的数量也在不断增加。面对大数据所带来的压力,CAN通信协议也有些“心有余而力不足”。于是,CAN FD通信协议应运而生。

  什么是CAN FD?

  CAN FD通信协议是基于原始CAN总线标准而设计,继承了CAN总线的主要特性。它可以在确保多种车载网络数据传输率和吞吐量继续演进的同时,使得汽车微控制器和连接的系统能够以各种速率高效通信。

  与传统CAN通信协议相比,CAN FD主要的优势在于:

  ? 更高的总线效率:5Mbps的最大数据传输速率,支持高达64字 节的有效负荷;

  ? 兼容经典CAN:无需新的连接器或电缆,但需要更新的处理器,新处理器需要包含CAN FD控制器和相关的CAN FD收发器;

  ? 受可用解决方案限制的转型:当前的多芯片解决方案需要更高的成本和板载空间。

  TI接口产品部门产品经理Charles (Chuck) Sanna介绍道:“在2019年之前,汽车对CAN FD的需求不高。但从2019年伊始,就有很多合作伙伴开始将目光投向于CAN FD。” 正如Charles 所说的那样,由于雷达、超声波等感应元器件在汽车中的应用增多,就需要高速、可靠和稳定的车载网络接入到系统中,而这正是CAN FD的优势所在。

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  (TI接口产品部门产品经理Charles (Chuck) Sanna)

  系统基础芯片(SBC)推动CAN FD的应用

  虽然CAN FD在传输速率和带宽方面拥有着巨大的优势,但是,目前却没有可用于CAN FD的MCU支持。要实现CAN FD的快速升级首先需要使用支持CAN FD协议的MCU或控制器,基于这种情况,TI推出了首款集成了CAN FD控制器和收发器的系统基础芯片(SBC)——TCAN4550-Q1。

  什么是SBC?据TI介绍,SBC是纯粹的集成电路,它将控制器局域网络(CAN)或本地互联网络(LIN)收发器与内部/外部“功率器件”集成在一起。该功率器件可以是低压差线性稳压器(LDO)、DC/DC转换器或两者兼有。

  采用SBC的TCAN4550-Q1则可利用几乎所有微控制器的串行外围接口(SPI)总线,将传统的CAN升级至或添加CAN FD接口。利用SBC可以在最小程度上对原系统进行改动,并能实现CAN FD的功能。

  TCAN4550-Q1的主要特点和优势:

  单芯片解决方案,方便升级和扩展CAN/CAN FD:帮助设计师轻松快捷地添加或扩展CAN/CAN FD;

  超越CAN FD最高的数据传输率:支持高达8 Mbps的数据传输率,超过5 Mbps的CAN FD最高数据传输率;

  集成式功能集,提高了设计灵活性:包括70mA的低压差稳压器,看门狗计时器,故障切换模式和对3.3与5V I/O的支持;

  较小封装尺寸,减少了板载空间:较之标准CAN收发器 (SOIC)封装,占用更小的板空间。

  总的来说,TI的CAN FD产品继承了传统CAN的优势,并同时可以向下兼容经典CAN。使得原有的软件和硬件架构都不受影响。在升级的过程中,有效利用了原有的MCU资源。在CAN升级到CAN FD的过程中,改善的不仅是技术上的难题,还有时间成本的挑战。TI的TCAN4550-Q1,则可以帮助相关企业完成这个过渡。

  CAN FD未来的发展空间巨大

  除了汽车领域以外,CAN在工业自动化领域上的应用也很广泛。同样,工业领域也面临着大数据带来的革新——超出1 Mbps的数据传输速率的挑战。而CAN FD的推出,也可以帮助工业领域中的相关产品进行升级。

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  对此,除了TCAN4550-Q1产品以外,针对CAN FD通信协议,TI还推出了适用于汽车的CAN FD收发器,以及5V CAN FD收发器。

  由智能引领的大数据时代,正在一点一点地影响着我们的生活。CAN FD对CAN的革新或许是通信领域中的一小步,但对大数据这个时代来说,这也可能是推进大数据得以落地应用的一大步。