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[導(dǎo)讀]隨著CAN FD與車載以太網(wǎng)的誕生與應(yīng)用,給新一代智能網(wǎng)聯(lián)車的整車架構(gòu)帶來顯著的變化,也給整車廠和工程師們帶來新的機會和挑戰(zhàn)。

摘要:隨著CAN FD與車載以太網(wǎng)的誕生與應(yīng)用,給新一代智能網(wǎng)聯(lián)車的整車架構(gòu)帶來顯著的變化,也給整車廠和工程師們帶來新的機會和挑戰(zhàn)。針對目前CANFD升級較復(fù)雜的現(xiàn)狀,致遠(yuǎn)電子提供了有效解決方案,本文對此做簡單的介紹。

一、新一代智能網(wǎng)聯(lián)車CANFD的應(yīng)用

傳統(tǒng)的汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要是由CAN總線組成,車內(nèi)分布式電控單元ECU按照功能劃分為動力總成、車身控制、輔助駕駛等總線區(qū)域;車窗、車燈、天窗等則通過LIN總線接入CAN網(wǎng)絡(luò)。

在新一代智能網(wǎng)聯(lián)車的浪潮下,隨著車載ECU的與日倍增以及處理器運算能力和硬件的高速發(fā)展,連接ECU的網(wǎng)絡(luò)需要更大的帶寬,這一需求遠(yuǎn)超CAN等傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)的容量極限。

因此,比較明確的趨勢是向CAN FD過渡,CAN FD提供了64字節(jié)的數(shù)據(jù)吞吐量以及最高5Mbps的傳輸速率。由于車載以太網(wǎng)具有高帶寬、低延遲、低成本的特性,在新一代整車架構(gòu)中將替代CAN總線成為優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

如圖1所示,以車載以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò),將核心域控制器(動力總成、車身、娛樂、ADAS)連接在一起。各個域控制器在實現(xiàn)專用的控制功能的同時,還提供強大的網(wǎng)關(guān)功能。從圖 1可以發(fā)現(xiàn),在各個域控制器的下方,各部件之間通訊通過CANFD來實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

圖1 新一代智能汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

(圖片參考網(wǎng)絡(luò)圖片繪制)

CANFD以及車載以太網(wǎng)的引入,使得新一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車整車架構(gòu)上發(fā)生了較為明顯的變動。要實現(xiàn)從傳統(tǒng)汽車到智能網(wǎng)聯(lián)汽車的升級,從整車生產(chǎn)線控制、實驗室、ECU單元的設(shè)計都將做出很大的改動,其中涉及的CAN節(jié)點很多且復(fù)雜,如果全部升級為CANFD節(jié)點來實現(xiàn)ECU單元的設(shè)計、測試以及生產(chǎn)等,將會是一個比較漫長的過程。

二、如何快速實現(xiàn)設(shè)備CANFD升級?

隨著新一代智能汽車的發(fā)展,很多車廠都在考慮使用CAN FD來替代CAN實現(xiàn)數(shù)據(jù)量傳輸?shù)奶崴佟D壳案鞔筌噺S并未完全實現(xiàn)車載域控制,在生產(chǎn)線或?qū)嶒炇掖嬖贑AN與CANFD并存的現(xiàn)象,例如,新一代智能汽車ADAS系統(tǒng)中毫米波雷達(dá)等設(shè)備需要采用CANFD提高通訊速率,保證安全駕駛。同時,ADAS也是目前智能汽車中最為重要的一環(huán)。如圖2所示,在現(xiàn)有的整車系統(tǒng)中以CAN網(wǎng)絡(luò)為主,在調(diào)試階段ADAS系統(tǒng)無法與動力控制、車身控制通訊,所以打通CAN與CANFD之間的通訊極為重要。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

圖 2 CANFD通訊現(xiàn)狀

由于CANFD向下兼容CAN,而普通CAN節(jié)點無法正常解析CANFD報文。如圖3所示,CAN節(jié)點和CANFD節(jié)點的波特率明顯是不匹配的,CANFD最高5Mbps,進而導(dǎo)致通訊故障,就會一直報錯,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通訊異常。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

圖3 CAN與CANFD波形對比

那么如何保證CAN/CANFD節(jié)點正常通訊測試,快速地升級到CAN FD呢?

1. 網(wǎng)絡(luò)中所有CAN節(jié)點升級到CANFD

這種方式雖然能夠保證網(wǎng)絡(luò)中既可以存在CAN報文也可以存在CANFD報文,但是由于整體網(wǎng)絡(luò)全部更替為CANFD,對于前期車廠測試或生產(chǎn)部分單元來說,成本較高且使用率低

2. CAN節(jié)點自動忽略CANFD報文

這種方式是讓網(wǎng)絡(luò)中CAN 2.0節(jié)點不對CANFD報文進行識別,能夠保證網(wǎng)絡(luò)中不存在錯誤幀,但是CAN節(jié)點與CANFD節(jié)點不能進行通訊是存在的弊端,只能作為臨時方案適用。

3. 實現(xiàn)CAN與CANFD的轉(zhuǎn)化

對于CAN FD的升級,如果不是全部節(jié)點都進行升級,大部分整車廠都會采用先將動力域升級成CANFD,然后再進行各個功能域的升級,所以,為了避免與CAN總線的沖突,需要首先將CAN網(wǎng)絡(luò)與CANFD節(jié)點的通訊打通,保證在生產(chǎn)線或?qū)嶒炇夷軌蜻M行通訊測試。這種情況,使用CANFD網(wǎng)橋作為轉(zhuǎn)換來完成是更好的方法。如圖4所示,工程師可以不用在意如何完成CAN與CAN FD報文之間的轉(zhuǎn)換,只需要進行一些參數(shù)的配置選擇,既可以實現(xiàn)CAN/CANFD的相互轉(zhuǎn)換,也可以將工作重心放到產(chǎn)品功能的實現(xiàn)上,降低前期測試的成本,提高使用率。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

圖 4 CANFD網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)CAN與CANFD通訊

除此之外,對CANFD設(shè)備的測試、調(diào)試以及數(shù)據(jù)的讀取與存儲也是目前存在的痛點,面對諸如此類現(xiàn)象,致遠(yuǎn)電子針對常用的接口,例如:USB、串口、網(wǎng)口、WiFi、PCIe等,推出了如圖5所示一系列CANFD卡及記錄儀,助力工程師完成CANFD網(wǎng)絡(luò)和車載以太網(wǎng)的設(shè)計、驗證、調(diào)試、故障排查以及維護。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

圖5 CANFD系列產(chǎn)品

三、CANFDBridge助力整車廠CANFD快速升級

CANFDBridge是廣州致遠(yuǎn)電子有限公司開發(fā)的高性能CAN/CANFD智能協(xié)議網(wǎng)橋。集成2路CAN/CANFD可切換接口,支持ISO標(biāo)準(zhǔn)CANFD與Bosch CANFD標(biāo)準(zhǔn)。每個接口具備獨立的2500VDC電氣隔離保護電路,支持設(shè)置波特率范圍50K~5Mbps;支持CAN轉(zhuǎn)CAN、CAN轉(zhuǎn)CANFD、CANFD轉(zhuǎn)CAN、CANFD轉(zhuǎn)CANFD等報文默認(rèn)轉(zhuǎn)換處理,除此之外,具有如下特性:

1. 靈活的轉(zhuǎn)換組合還原數(shù)據(jù)

采用直轉(zhuǎn)、合并、拆分三種方式實現(xiàn)傳統(tǒng)CAN的8字節(jié)長度和CANFD的64字節(jié)長度的相互轉(zhuǎn)換,無損還原原有數(shù)據(jù)。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

2. 支持64組ID過濾,有效過濾無需數(shù)據(jù)

每個CAN通道支持設(shè)置64組標(biāo)準(zhǔn)幀ID/標(biāo)準(zhǔn)幀組ID/擴展幀ID/擴展幀組ID的過濾配置,有效過濾無需數(shù)據(jù),降低總線負(fù)載。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

3. 支持CAN ID與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換映射功能

CANFDBridge支持ID與數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換映射,可以把輸入的報文進行特定ID和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換輸出,實現(xiàn)相同設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)接入。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

4. 靈活設(shè)置波特率采樣點,內(nèi)置終端電阻使能

CANFDBridge內(nèi)置可配置的終端電阻,用戶通過軟件即可使能或者去除;自帶自定義波特率計算器,可以計算出匹配網(wǎng)絡(luò)的TESG1、TESG2、SJW、采樣點的波特率寄存器,提高設(shè)備的適應(yīng)性。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

5. 總線錯誤回傳功能,提高故障預(yù)警能力

CANFDBridge具備發(fā)送錯誤信息回傳功能,讓本側(cè)設(shè)備獲知另外一側(cè)的總線運行情況,提高故障預(yù)警能力。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

6. 配置接口讀取總線錯誤狀態(tài)

通過CANFDBridge的配置接口,具備讀取通訊錯誤狀態(tài)的功能,可以方便的查找到故障的大概方向,以便于paicha 軟硬件問題。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

7. 支持ECU刷寫和E2E安全算法,完美匹配AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)

ZCANPRO支持ECU刷新和E2E安全算法,提供UDS協(xié)議服務(wù),添加刷寫文件并應(yīng)用執(zhí)行器,可輕松完成ECU數(shù)據(jù)安全快速刷新。

整車廠如何快速實現(xiàn)測試設(shè)備CANFD升級?

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