首页 > 专访 > 技术专访
[导读]近年来,新能源汽车与自动驾驶逐渐成为了汽车发展进程“趋之若鹜”的大热门。传统工艺中汽车的CAN总线通讯,已跟不上当下的数据量需求,CAN FD应运而生,讲到CAN FD,就不得不提到CAN FD控制器和收发器,2019年6月21日,德州仪器(TI)推出了业界新款汽车系统基础芯片(SBC)TCAN4550-Q1,21IC中国电子网记者受邀参加此次发布会。

近年来,新能源汽车与自动驾驶逐渐成为了汽车发展进程“趋之若鹜”的大热门。传统工艺中汽车大多使用CAN总线通讯,而在过去近30年的技术的发展下,更多的辅助系统与人机交互使得通讯数据越来越庞大,经典的CAN总线通讯已跟不上当下的数据量需求。现在已不再是车载“节点数少,数据量小”的年代,因此CAN FD应运而生,以满足车载网络日益提高的带宽和数据速率灵活性的要求。

讲到CAN FD,就不得不提到CAN FD控制器和收发器,简单来说,它就像连接汽车神经网络的大脑,帮助车载网络数据发挥出最大的功效。那么有没有一款芯片整合所有CAN FD所需的这些功能?2019年6月21日,德州仪器(TI)推出了业界新款汽车系统基础芯片(SBC)TCAN4550-Q1,21IC中国电子网记者受邀参加此次发布会。

据德州仪器(TI)接口产品部门产品线经理Charles(Chuck)Sanna介绍,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,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。

他表示,此款芯片支持向下兼容经典CAN总线,所以可以最少量地对硬件进行改动。另外,4.5mm x 3.5mm的20引脚QFN,支持在小封装内完成升级和扩展。正因新产品拥有如此众多优异的特性,所以在产业从CAN过度到CAN FD的进程中,相信该产品也将是产业升级的关键。

1.png

图1:德州仪器(TI)接口产品部门产品线经理Charles(Chuck)Sanna

 

成本和尺寸:行业转折的关键点

 

CAN FD是一种基于原始CAN总线标准(经典CAN)而构建的通信协议。与传统经典CAN相比,从之前的1Mbps升级到了 5 Mbps的最大数据传输速率,支持高达 64 字节的有效负荷。

CAN FD在兼容性上也非常优秀,CAN FD仍旧可以向下兼容CAN,但CAN没有办法向上升级。因此一些现有的网络架构,仍旧可以使用TCAN4550-Q1达到升级,无需新的连接器或电缆。但另一方面,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。

值得一提的是,CAN FD和现有方案对比,在减少成本和PCB尺寸上拥有不可替代的优势。

现今板载空间随着车载技术的提升限制越来越大,行业急需更高的成本和板载空间的多芯片解决方案,CAN FD正是适用于现今发展阶段的技术。

据Chuck表示,从需求上来看,2019年及以前,对CAN FD的需求还没有那么高。但2019年过年后,在沟通时发现整体需求突然间上升,主要原因是新能源汽车以及自动驾驶的爆发,两个方面产生的数据量非常大,传统CAN传输数据是达不到的,因此需要升级CAN FD来传输。

2.png

图2:CAN FD相较经典CAN数据传输率提高5倍,数据有效负荷增加8倍

 

系统基础芯片(SBC):并不是纯粹的“叠加”

 

系统基础芯片(SBC)是一个集成组件,SBC的概念在市场上并不是一个新兴的概念,不同于SoC的数字电源集成芯片,SBC是将汽车ECU所需的常见功能集成在一起,诸如网络通信收发器、电压调节器、诊断监控、开关和唤醒输入等。

那么将所有功能结合在一起又与离散式方案有何区别,仅仅是单纯地“叠加”在一起?答案是否定的。

对于这个问题,Chuck表示,集中式方案(即SBC)对比离散式方案有着不可替代的优势。一方面,SBC相较离散式解决方案,PCB Layout占用面积会更小,可以让工程师在有限的板载空间上大展拳脚。

另一方面,离散式方案的成本未必会比集成式的好,因为SBC是从芯片层级进行整合,成本会更优。

值得一提的是,离散式解决方案需要同时考虑收发器、控制器、看门狗以及供电的设计,还要考虑失效模式和保护模式,工程师所承担的压力会更多、更大,并且从安全性来说,不一定可以达到定制化的SBC的安全性,其实也存在一定风险成本。

当然,市场上也存在经典CAN与CAN FD混合使用的场景,如果只需改动其中一部分,TI也提供CAN FD的离散式解决方案,客户可以根据需求自由选择最适合或成本最优的方案。

3.png

图3:TI的CAN、LIN和SBC收发器接口系列

当然,从经典CAN升级到CAN FD进程中,必然有一定过渡期,不可能所有节点都直接转换CAN FD,从成本上考虑这是不现实的,可能存在两者共存的现象。那么这会对通信传输产生影响吗?Chuck对此解释表示,CAN FD是可以向下兼容到CAN的,CAN是没有办法和CAN FD互通的,极端情况是存在混合框架的,但这并不影响CAN FD方面的传输速率。另外,从与车厂沟通来看,目前也已慢慢在向整体CAN FD总线转变,因为成本也不是非常高。

 

TCAN4550-Q1:解决时下最关注的的问题

 

问题一:成本问题

Chuck表示,在CAN FD 升级过程中,事实上传统架构中MCU需要配备CAN控制器,扩展系统比较简单的方式,就是再去装配一个一样的设备,而在此过程中,MCU中的CAN控制器就会被重复利用。因此每增加一个接口的同时相当额外再购买一个CAN控制器,这样其实也是在浪费MCU资源。但如果在现有架构下,利用TCAN4550-Q1升级CAN FD总线,MCU不会被重复利用,同时接口数量也增加了。

4.png

图4:通过TCAN4550-Q1升级CAN FD总线

问题二:外围问题

Chuck表示,TCAN4550-Q1把CAN以及其他功能集合在里面, CAN FD总线的扩展中,单芯片解决方案有两个LDO,总共120mA电流,其中70mA对外使用,这样整体外围的设计会相对简单。

5.png

图5:通过TCAN4550-Q1扩展CAN FD总线

问题三:尺寸问题

从上文叙述与行业发展特点可知,尺寸越小带给整体设计的惊喜就更多。4.5mm×3.5mm的20引脚对于一个集合5个功能的芯片来说,尺寸已经非常小了。而据Chuck表示,“小身材”中却集合了“大奥妙”,其中包括两个LDO、CAN控制器、CAN收发器和看门狗。

除此之外,TCAN4550-Q1还具有四个主要特性:1、能够向下兼容;2、TCAN4550-Q1能够直接和12V电源对接;3、协议是5Mbps,但最高可以达到8Mbps速率;4、通过整合,工程师大概能减少50% PCB layout的面积。

6.png

图6:TCAN4550-Q1的优势与特点

总的来说,TCAN4550-Q1的单芯片解决方案,方便升级和扩展CAN/CAN FD;超越CAN FD最高的数据传输率(超过5Mbps的CAN FD最高传输率,高达8Mbps);集成式功能集,提高了设计灵活性;具有较小封装尺寸,减少了板载空间。

换一批

延伸阅读

[单片机应用] 基于CAN总线和无线技术的输液网络监控系统

基于CAN总线和无线技术的输液网络监控系统

据调查,目前在我国的大、中、小型医院及下属社区卫生院、诊所等医疗机构的输液速度和输液量几乎都是不精确的值,凭肉眼观察来估计输液速度。输液速度是护士通过转动输液器上的手动滑轮来控制的,输液量也是护士用只有两个标记的液体瓶倾倒后估计的。利用人工......

关键字:CAN总线 无线技术 输液网络 监控系统

[通信技术] 巨人网络业务疲软 借钱收购能否强势逆转?

巨人网络业务疲软 借钱收购能否强势逆转?

经历了三年的波折但依然执着于对Playtika的收购,显示出史玉柱对这起交易的决心,也透露出巨人网络业务疲软急于寻找新增长点的无奈。......

关键字: 巨人网络 Playtika 借钱收购

[智能家居] 多模态交互是智能家居时代的必然趋势

多模态交互是智能家居时代的必然趋势

国内智能音箱小度Q2以470万台的出货量排国内第一,全球第三。数据机构Strategy Analytics研究报告《2019年Q2智能音箱厂商&OS出货量和使用量市场份额按区域划分》显示到。......

关键字:智能音箱 Strategy Analytics 全双工免唤醒

[智能硬件] ASUS ZenBook Edition 30笔记本:30周年限定版

ASUS ZenBook Edition 30笔记本:30周年限定版

日前华硕正式推出了一款30周年限定版笔记本电脑ASUS ZenBook Edition 30,其机身配色为珍珠白色并采用了意大利真皮缀以鹅卵石纹理,搭配18K金纳米粒子的玫瑰金电镀,售价为13448元起。除此之外,还有ASUS ZenBoo......

关键字:ASUS ZenBook Edition 30 华硕 限定版

[智能硬件] GARMIN INSTINCT智能手表,运动+时尚

GARMIN INSTINCT智能手表,运动+时尚

在运动智能手表领域,佳明(GARMIN)可谓是颇具实力的代表,其产品针对运动人士打造的功能与出色的稳定性都备受好评,而本次评测的GARMIN INSTINCT也是一款颇具代表性的户外GPS智能手表,拥有强大的定位功能、丰富的运动模式和美国军......

关键字:GARMIN INSTINCT 智能手表 运动

[智能硬件] Unihertz Titan:全键盘手机的自强不息体现

Unihertz Titan:全键盘手机的自强不息体现

在iPhone没有成为行业标杆之前,拥有九宫格、全键盘的手机盛极一时。如今在全面屏时代,这种手机显得独树一帜,堪称“珍稀物种”。......

关键字:全键盘 手机 Unihertz Titan

[模拟技术] 打破国外垄断! 国产研发单芯片运动控制器正式亮相

打破国外垄断! 国产研发单芯片运动控制器正式亮相

早在2016年,由苏黎世联邦理工学院组织的一个比赛中,冰岛主动修复技术制造商ssur开发的第一个用于批量生产的、具有电动膝盖和踝关节的假肢正式亮相,该先进假肢为嵌入式运动控制器如何加速创新机电产品的开发提供了一个真实案例。未来,运动控制器在......

关键字: 运动控制器 芯片 国产

[智能硬件] 智能手表领域再添新品——Galaxy Watch Active 2

智能手表领域再添新品——Galaxy Watch Active 2

日前,三星宣布推出新款智能手表Galaxy Watch Active 2,共有40mm和44mm两种型号可选,支持4G LTE,支持运动监测,并且加入新功能Touch Bezel,其是一个数字操作的旋转边框。......

关键字:智能手表 Galaxy Watch Active 2 三星

[模拟技术] 电路仿真软件全知晓,安利6款电路仿真软件

电路仿真软件全知晓,安利6款电路仿真软件

电路仿真软件可帮助用户完成仿真操作,因此一款功能强大的电路仿真软件必定是一把利器。所以,你知道目前市场上流通的较为有名的电路仿真软件有哪些吗?一起来看看本文为大家安利的这6款电路仿真软件吧。......

关键字:电路仿真软件 Proteus Multisim

[测试测量] 索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC显卡测评之烤机温度、功耗双测评

索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC显卡测评之烤机温度、功耗双测评

在前面的文章里,小编对索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC进行过理论性能测评、游戏性能测评和超频性能测评。此次,小编将对它的烤机温度和功耗两大方面加以测评,一起来了解下吧。......

关键字:索泰 RTX 2080Ti X-GAMING OC 功耗

[测试测量] 索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC显卡测评之超频性能测评

索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC显卡测评之超频性能测评

在前面的文章里,小编对索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC进行过理论性能测评和游戏性能测评。此次,小编将对它的超频性能加以测评,一起来了解下吧。......

关键字:索泰 RTX 2080Ti X-GAMING OC 超频

[测试测量] 索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC测评之游戏性能测评

索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC测评之游戏性能测评

在前面的文章里,小编对索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC进行过理论性能测评。此次,小编将对它的游戏性能加以测评,一起来了解下吧。......

关键字:索泰 RTX 2080Ti X-GAMING OC 游戏性能

[测试测量] 索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC显卡,理论性能方面具备怎样表现?

索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC显卡,理论性能方面具备怎样表现?

在“智能硬件”栏目里,小编对索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC从硬件方面进行过详细介绍。此次,小编将对它的理论性能加以测评,一起来了解下吧。......

关键字:索泰 RTX 2080Ti X-GAMING OC 理论性能

[智能硬件] 索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC显卡,谁敢与之为敌?

索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC显卡,谁敢与之为敌?

在这篇文章中,小编将为大家介绍一款号称高端显卡标杆的索泰旗下显卡——索泰RTX 2080Ti X-GAMING OC,它的具体情况和配置如何呢?看完全文你就知道了。......

关键字:索泰 RTX 2080Ti X-GAMING OC 显卡

[测试测量] 华硕ROG Strix RTX 2080 Ti显卡测评,烤机温度、功耗双测评

华硕ROG Strix RTX 2080 Ti显卡测评,烤机温度、功耗双测评

在前面的文章里,小编对华硕ROG Strix RTX 2080 Ti进行过理论性能测评、游戏性能测评和超频性能测评。此次,小编将对它的烤机温度和功耗加以测评,以帮助大家更加了解这款产品。......

关键字:华硕 ROG Strix RTX 2080 Ti 功耗

我 要 评 论

网友评论

技术子站

更多

项目外包

更多

推荐博客