車載CAN向CAN FD升級，解決車內數據量高增長傳輸需求

電子發燒友網報道（文/李寧遠）汽車內的各種通信總線技術，構建起了汽車數字化網絡。CAN、LIN和FlexRay等各種總線各司其職，在這些特色各異的總線里，CAN總線以可靠、適應性強，綜合能力優秀而聞名，在汽車電子控制系統中應用廣泛。

駕駛輔助催生車載通信協議新需求

CAN是B類總線中最為著名的，由BOSCH公司開發，將汽車內部各電控單元之間連接成一個局域網絡，實現了信息的共享，大大優化了整車的布線。

隨著汽車架構的不斷演變，汽車內各種電子系統進行通信的機制也在不斷變化。尤其是在ADAS功能引入以后，各種自動駕駛輔助功能產生的數據對汽車的通信協議技術提出了不少新需求。

ADAS需要數據的互通來實現駕駛輔助，傳感器、車燈、顯示屏、攝像頭等等設備需要自適應地做出調整適應當前環境。以往這些系統往往都是本地而且獨立的，信息并不互通，數據間也沒有那么多交匯，不可能實現這樣的聯動。

ADAS功能引入后，車內數據量大增，對通信的安全性和實時性也要求更高。這些新需求讓ADAS架構下的數據流通更依賴于更先進的汽車總線通信技術，這些技術可以更快、更遠地傳輸數據，從而提高車輛的安全性和自主性。

隨著ECU的增加以及智能汽車對更高級安全功能的需求，車載CAN通信作為主流總線也在不斷發展。CAN系統會允許將多個ECU連接到一條通信線路并彼此交換數據，根據協議和通信速度的不同分為CAN和CAN FD，CAN的通信速度最高在1Mbps，CAN FD最高可以達到8Mbps。這些升級可能仍然還不夠，還不能跟上汽車架構升級的角度，那么現在還有速率更高的CAN XL，在10Mbps以上。

從CAN到CAN FD

CAN向CAN FD協議的升級，升級了協議沒有改變物理層，但二者差別還是很明顯的，雖然兩種系統均使用屏蔽雙絞線通信，均為差動電壓。但是CAN的數據長度只能在1至8Byte變化，CAN FD的數據長度直接拓展到64Byte。

此外，CAN FD取消了遠程幀，只留下了11bit的標準幀和29bit的拓展幀，遠程請求替換RRS始終是顯性。

此前的CAN在性能上已經很難應付Flexray、Ethernet等總線的威脅，向CAN FD升級后，更好地滿足要求高實時性高數據傳輸速率的應用，同時相比Flexray、Ethernet 等新興總線成本更低。

當然隨著CAN向CAN FD協議的升級，一些問題開始浮現出來。第一個問題是高速化會引起諧振現象，導致了錯誤判斷的可能性增加；第二個問題是電磁輻射頻段向高頻轉移，使得EMC應對變得更困難。

越高的數據速率下，諧振現象越嚴重。引起諧振現象的原因主要有兩點，一是CAN線束分支點引起的反射（拓撲設計）、一是從ECU到線束在內的漏感和寄生電容。想要解決向CAN FD升級后的困擾，要么從設計上重新考慮拓撲，要么從共模濾波器上盡可能減少漏感和寄生電容。

目前在共模濾波上通過包含繞組工藝的獨有結構設計，可以使泄漏電感、寄生電容、模式轉換特性最小化，優化CAN FD的應用。此外這種共模濾波器最好能覆蓋很廣的溫度范圍，一般會采用金屬端子以及激光焊接的繼線方式來提高器件的可靠性。

小結

在汽車各種控制系統的電子設備中，為了實現更大數據量的高速通信，CAN通信系統的通信能力仍然在進一步提高。在車載通信架構加快變革的互聯時代，高性能的總線技術才能給予車載系統高通信速度下足夠的可靠性。