創新芯片設計與高性能電子元件 助力車載CAN提高通信速率

電子發燒友網報道（文/李寧遠）作為由BOSCH開發的國際化標準組織定義的串行通訊總線，CAN總線容錯能力強，同時又不同于傳統的網絡，節點與節點之間不傳輸大數據塊而是采用短數據包模式使得系統獲得了更好的穩定性。

在復雜的通信場景中，每個外圍系統元件都需要通過可靠的通信總線與主控制單元和其他外圍設備通信，CAN無疑是其中公認的極其可靠且性價比很高的通信方案。

汽車通信——車載CAN

說到復雜的通信場景，車內通信無疑是其中之一。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復雜化。以往很多系統往往都是本地而且獨立的，信息并不互通，而現在聯動是最基礎的需求。

尤其是在ADAS功能引入以后，車內數據量大增，通信對于安全性和實時性也更嚴苛。此外車內ECU的增加以及智能汽車對更高級功能安全的需求，車載CAN通信能成為主流總線可見其獨到之處。

車載CAN系統將多個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現在有CAN和CAN FD，CAN的通信速度最高在1Mbps，CAN FD最高可以達到8Mbps。這些升級可能仍然滿足不了上限日益提升的車內通信，那么現在還有速率更高的CAN XL，在10Mbps以上。

BMS系統、ECU、儀表控制盤、車身控制、智能駕駛、車載診斷儀、保護裝置等諸多車內系統都是其代表應用。

而這出眾的通信能力，建立在核心的CAN接口芯片上。CAN接口芯片內部通常包含物理層電路，負責與CAN總線的物理連接和信號傳輸。它能將總線控制輸出的數字信號轉換為適合在CAN總線上傳輸的模擬信號，或者將CAN總線上的模擬信號轉換為總線控制能夠識別的數字信號。

CAN接口芯片設計門檻較高，此前國外廠商占據絕大部分市場份額。然而近年來本土廠商的技術進步讓國產CAN接口芯片有了越來越多的用武之地。如川土微、納芯微、芯力特、3PEAK、茂睿芯、北京君正等等廠商都能提供一系列支持CAN、CAN FD的接口芯片，性能優異的同時產品也極具特色。

比如芯力特第三代CAN FD車載收發器接口芯片的休眠/待機模式下特定幀喚醒，有助于使ECU長時間保持在低功耗運行狀態，從而降低汽車的總功耗；納芯微基于自研創新型振鈴抑制專利的車規級CAN SIC（信號改善功能，Signal Improvement Capability），可實現大于8Mbps的傳輸速率，并憑借振鈴抑制功能進一步提升了信號質量。

CAN到CAN FD中的電子元件轉變

從CAN到CAN FD，傳輸能力得到了提升，相應的更多干擾傳輸質量的問題開始浮現出來。第一個就是高速會引起諧振現象，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。

CAN FD可以支持更高的速率，但是往往在使用中速率也會被限制到2Mbps，這就是因為高速率下諧振現象會明顯變嚴重，嚴重干擾信號。

納芯微的振鈴抑制就是一種對EMI進行的優化設計，可以在無共模電感的情況下依然達到良好的整體抗干擾性能。

要解決干擾，除了這種接口芯片設計上的改變，還能夠從共模濾波器上做提升，具體來說就是盡可能減少漏感和寄生電容。這就要求在電子元器件的選用上匹配更好的特性。共模濾波器如何改進繞組結構設計，將泄漏電感、寄生電容、模式轉換特性最小化是應用在CAN FD上的關鍵。

小結

在車內通信環境中，更大數據量的高速通信無疑是未來車內系統需要的，CAN系統的通信速度也在進一步提高。在速率提高的同時，各種干擾傳輸質量的難題也在涌現，如何解決這些困擾需要創新的芯片設計與高性能的電子元件相結合。