奔馳CAN FD嵌入式控制器開(kāi)發(fā)硬件設計及應用趨勢

CAN FD作為一種性能可靠、功能完善、成本合理的遠程網(wǎng)絡(luò )通信控制方式，集成CAN/CAN FD控制器的MCU、核心板、工控板及物聯(lián)網(wǎng)解決方案已經(jīng)被廣泛應用到各個(gè)控制系統中，例如汽車(chē)電子、自動(dòng)控制、智能大廈、電力系統、能源物流、智慧改裝等各個(gè)領(lǐng)域。

中國經(jīng)濟已經(jīng)進(jìn)入“新常態(tài)”的發(fā)展階段，專(zhuān)業(yè)調研機構預計全球只有中國汽車(chē)市場(chǎng)仍將以7%左右的增速蟬聯(lián)全球汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)第一的位置，作為車(chē)載網(wǎng)絡(luò )市場(chǎng)占有率最高的總線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )，我國市場(chǎng)對于CAN FD成功推廣的重要性不言而喻。工欲善其事，必先利其器，CAN FD無(wú)疑是將是下一個(gè)風(fēng)口，作為高瞻遠矚的廠(chǎng)商，必然會(huì )做好準備，乘風(fēng)破浪。

同時(shí)作為成千上萬(wàn)的工業(yè)IOT控制的核心，嵌入式處理的獨特之處在于控制器對于其他功能和性能的精確定制，就像上篇文章提到，在奔馳汽車(chē)上的加座椅調節、后視鏡控制、空調控制等功能，綜合統一管理各執行器，合理有效地分配系統資源。車(chē)身域控制器的功能眾多，包括實(shí)現燈光控制、雨刮控制、門(mén)窗控制、后視鏡折疊控制、PEPS、座椅控制等，其中燈光控制部分就包括了近光燈、遠光燈、位置燈、轉向燈、剎車(chē)燈、日行燈等。

雨刮部分包括了低速雨刮、高速雨刮、間隔控制和點(diǎn)刮，門(mén)窗控制部分包括了四門(mén)閉鎖、碰撞解鎖、自動(dòng)落鎖、車(chē)窗升降及百分比、車(chē)窗防夾及一鍵升窗，后視鏡包括了折展、調節及加熱，PEPS包括了無(wú)鑰匙啟動(dòng)、無(wú)鑰匙進(jìn)入、迎賓功能、發(fā)動(dòng)機防盜、整車(chē)電源控制與管理，座椅包括控制調節與通風(fēng)、加熱，其他還包括OTA及遠程診斷、升級、刷寫(xiě)等等。

除了傳統的汽車(chē)領(lǐng)域，CAN/CAN FD系列總線(xiàn)系統在非汽車(chē)應用中也是非常成功的，比如在數控機床、機器人、伺服電機等工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域都有廣泛的應用，每年全球安裝8億以上的CAN/CAN FD節點(diǎn)。CAN FD的推出，在繼承CAN總線(xiàn)優(yōu)勢的基礎上，將為用戶(hù)帶來(lái)更快更好的應用體驗。

自動(dòng)駕駛車(chē)輛無(wú)疑是未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展趨勢，65%的人相信自動(dòng)駕駛車(chē)輛在10—15年內出現，除此之外，我國司機習慣使用緊急剎車(chē)輔助系統、盲點(diǎn)檢測以及自動(dòng)泊車(chē)系統等高級駕駛輔助系統。而這些系統中大量采用的雷達、超聲波等感應元器件，需要高速、可靠和穩定的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )接入到系統中，而這也正是CAN FD的優(yōu)勢所在。

所以，當大量的數據涌入襲來(lái)，我們應該如何獲取到我們想要的數據及控制，來(lái)滿(mǎn)足單一的嵌入式處理器與千變萬(wàn)化的IOT產(chǎn)品需求之間存在的不斷增大的差距，那就需要對不同的處理器為應用的方案提供不同的功耗，不同的可擴展性、不同的計算性能、不同安全性等來(lái)應對不同的用戶(hù)體驗。

為了滿(mǎn)足這些需求，速銳得憑借十二年來(lái)為工業(yè)、汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)提供CAN總線(xiàn)數據應用及解決方案的經(jīng)驗，為客戶(hù)定制、設計、基于CAN/CAN FD控制器的核心模塊及核心板及TBOX。功能從滿(mǎn)足、簡(jiǎn)單、易用、接口清晰，場(chǎng)景應用接口合理等前提選擇合適客戶(hù)的創(chuàng )新方案，而不讓硬件的選擇限制了最終設計中可能實(shí)現的創(chuàng )新。

MCU控制器系列，我們選擇一款基于ARM Cortex-M3內核32位高性能的微控制器，采用96MHz的主頻，內置高速儲存器，豐富的外設和增強型IO端口。芯片包括1個(gè)CAN/CAN FD接口，2個(gè)I2C接口，2個(gè)SPI接口，一個(gè)USB接口和3個(gè)串口，一個(gè)16位高級定時(shí)器，滿(mǎn)足車(chē)規要求，并有多種省電工作模式保證低功耗的需求。

在CAN總線(xiàn)進(jìn)入到國內之初，CAN設備大多使用NXP的CAN收發(fā)器芯片，后來(lái)因為芯片荒，導致各個(gè)不同廠(chǎng)區的封閉，一度缺貨，價(jià)格飛漲，現在已經(jīng)實(shí)現了國產(chǎn)替代，無(wú)論是使用進(jìn)口NXP還是國產(chǎn)替代，我們依舊會(huì )選擇使用方便、簡(jiǎn)單、抗干擾性好的CAN收發(fā)器，但是隨著(zhù)CAN設備或者CAN終端的需求日益劇增，各個(gè)半導體廠(chǎng)家都虎視眈眈，比如德州儀器、飛思卡爾、微芯等等紛紛推出了自己的CAN收發(fā)器，并聲稱(chēng)PIN對PIN兼容，性?xún)r(jià)比高。

這樣，我們在設計這些基礎的CAN/CAN FD控制器的時(shí)候，比如通過(guò)一路CAN/CAN FD采集客戶(hù)需求的信號，這個(gè)架構下，既能輕松開(kāi)發(fā)，也能讓?xiě)玫玫阶羁鞂?shí)現。開(kāi)發(fā)過(guò)程中也發(fā)現，盡管芯片的引腳兼容，但是不同廠(chǎng)家的收發(fā)器和制造工藝存在較大的區別，他們的參數和性能還是不盡相同，有的車(chē)型就是得用進(jìn)口NXP芯片才能兼容，國產(chǎn)應用和量產(chǎn)均還存在差異，例如有的最低波特率為5—40kbps，很多低波特率的汽車(chē)就沒(méi)辦法兼容到。
審核編輯 黃宇