多年以來(lái)，CAN 通信協(xié)議一直在汽車(chē)市場(chǎng)占據(jù)著主要地位。但伴隨著自動(dòng)駕駛的向前推進(jìn)，使得汽車(chē)功能不斷增加——從1990年到2000年，車(chē)載總線節(jié)點(diǎn)的數(shù)量從大約10個(gè)節(jié)點(diǎn)變?yōu)?0多個(gè)系統(tǒng)。同時(shí)，隨著車(chē)載通信的需求進(jìn)一步提高，使得數(shù)據(jù)傳輸變得越來(lái)越大，汽車(chē)CAN總線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量也在不斷增加。面對(duì)大數(shù)據(jù)所帶來(lái)的壓力，CAN通信協(xié)議也有些“心有余而力不足”。于是，CAN FD通信協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。
什么是CAN FD？
CAN FD通信協(xié)議是基于原始CAN總線標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，繼承了CAN總線的主要特性。它可以在確保多種車(chē)載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量繼續(xù)演進(jìn)的同時(shí)，使得汽車(chē)微控制器和連接的系統(tǒng)能夠以各種速率高效通信。
與傳統(tǒng)CAN通信協(xié)議相比，CAN FD主要的優(yōu)勢(shì)在于：
? 更高的總線效率：5Mbps的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，支持高達(dá)64字 節(jié)的有效負(fù)荷；
? 兼容經(jīng)典CAN：無(wú)需新的連接器或電纜，但需要更新的處理器，新處理器需要包含CAN FD控制器和相關(guān)的CAN FD收發(fā)器；
? 受可用解決方案限制的轉(zhuǎn)型：當(dāng)前的多芯片解決方案需要更高的成本和板載空間。
TI接口產(chǎn)品部門(mén)產(chǎn)品經(jīng)理Charles (Chuck) Sanna介紹道：“在2019年之前，汽車(chē)對(duì)CAN FD的需求不高。但從2019年伊始，就有很多合作伙伴開(kāi)始將目光投向于CAN FD?！?正如Charles 所說(shuō)的那樣，由于雷達(dá)、超聲波等感應(yīng)元器件在汽車(chē)中的應(yīng)用增多，就需要高速、可靠和穩(wěn)定的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)接入到系統(tǒng)中，而這正是CAN FD的優(yōu)勢(shì)所在。
（TI接口產(chǎn)品部門(mén)產(chǎn)品經(jīng)理Charles (Chuck) Sanna）
系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）推動(dòng)CAN FD的應(yīng)用
雖然CAN FD在傳輸速率和帶寬方面擁有著巨大的優(yōu)勢(shì)，但是，目前卻沒(méi)有可用于CAN FD的MCU支持。要實(shí)現(xiàn)CAN FD的快速升級(jí)首先需要使用支持CAN FD協(xié)議的MCU或控制器，基于這種情況，TI推出了首款集成了CAN FD控制器和收發(fā)器的系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）——TCAN4550-Q1。
什么是SBC？據(jù)TI介紹，SBC是純粹的集成電路，它將控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）或本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）收發(fā)器與內(nèi)部/外部“功率器件”集成在一起。該功率器件可以是低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）、DC/DC轉(zhuǎn)換器或兩者兼有。
采用SBC的TCAN4550-Q1則可利用幾乎所有微控制器的串行外圍接口（SPI）總線，將傳統(tǒng)的CAN升級(jí)至或添加CAN FD接口。利用SBC可以在最小程度上對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)CAN FD的功能。
TCAN4550-Q1的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：
單芯片解決方案，方便升級(jí)和擴(kuò)展CAN/CAN FD：幫助設(shè)計(jì)師輕松快捷地添加或擴(kuò)展CAN/CAN FD；
超越CAN FD最高的數(shù)據(jù)傳輸率：支持高達(dá)8 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，超過(guò)5 Mbps的CAN FD最高數(shù)據(jù)傳輸率；
集成式功能集，提高了設(shè)計(jì)靈活性：包括70mA的低壓差穩(wěn)壓器，看門(mén)狗計(jì)時(shí)器，故障切換模式和對(duì)3.3與5V I/O的支持；
較小封裝尺寸，減少了板載空間：較之標(biāo)準(zhǔn)CAN收發(fā)器 (SOIC)封裝，占用更小的板空間。
總的來(lái)說(shuō)，TI的CAN FD產(chǎn)品繼承了傳統(tǒng)CAN的優(yōu)勢(shì)，并同時(shí)可以向下兼容經(jīng)典CAN。使得原有的軟件和硬件架構(gòu)都不受影響。在升級(jí)的過(guò)程中，有效利用了原有的MCU資源。在CAN升級(jí)到CAN FD的過(guò)程中，改善的不僅是技術(shù)上的難題，還有時(shí)間成本的挑戰(zhàn)。TI的TCAN4550-Q1，則可以幫助相關(guān)企業(yè)完成這個(gè)過(guò)渡。
CAN FD未來(lái)的發(fā)展空間巨大
除了汽車(chē)領(lǐng)域以外，CAN在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域上的應(yīng)用也很廣泛。同樣，工業(yè)領(lǐng)域也面臨著大數(shù)據(jù)帶來(lái)的革新——超出1 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率的挑戰(zhàn)。而CAN FD的推出，也可以幫助工業(yè)領(lǐng)域中的相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)。
對(duì)此，除了TCAN4550-Q1產(chǎn)品以外，針對(duì)CAN FD通信協(xié)議，TI還推出了適用于汽車(chē)的CAN FD收發(fā)器，以及5V CAN FD收發(fā)器。
由智能引領(lǐng)的大數(shù)據(jù)時(shí)代，正在一點(diǎn)一點(diǎn)地影響著我們的生活。CAN FD對(duì)CAN的革新或許是通信領(lǐng)域中的一小步，但對(duì)大數(shù)據(jù)這個(gè)時(shí)代來(lái)說(shuō)，這也可能是推進(jìn)大數(shù)據(jù)得以落地應(yīng)用的一大步。