電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）作為由BOSCH開發(fā)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(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點與節(jié)點之間不傳輸大數(shù)據(jù)塊而是采用短數(shù)據(jù)包模式使得系統(tǒng)獲得了更好的穩(wěn)定性。

在復雜的通信場景中，每個外圍系統(tǒng)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(shè)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(nèi)通信無疑是其中之一。隨著汽車架構(gòu)的不斷演變，汽車內(nèi)各種電子系統(tǒng)進行通信的機制也在復雜化。以往很多系統(tǒng)往往都是本地而且獨立的，信息并不互通，而現(xiàn)在聯(lián)動是最基礎(chǔ)的需求。

尤其是在ADAS功能引入以后，車內(nèi)數(shù)據(jù)量大增，通信對于安全性和實時性也更嚴苛。此外車內(nèi)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(tǒng)將多個ECU連接到一條通信線路，并彼此交換數(shù)據(jù)，根據(jù)協(xié)議和通信速度的不同分為現(xiàn)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(nèi)通信，那么現(xiàn)在還有速率更高的CAN XL，在10Mbps以上。

BMS系統(tǒng)、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(nèi)系統(tǒng)都是其代表應(yīng)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(nèi)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(shù)字信號轉(zhuǎn)換為適合在CAN總線上傳輸?shù)?a href="http://www.1cnz.cn/analog/" target="_blank">模擬信號，或者將CAN總線上的模擬信號轉(zhuǎn)換為總線控制能夠識別的數(shù)字信號。

CAN接口芯片設(shè)計門檻較高，此前國外廠商占據(jù)絕大部分市場份額。然而近年來本土廠商的技術(shù)進步讓國產(chǎn)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(yōu)異的同時產(chǎn)品也極具特色。

比如芯力特第三代CAN FD車載收發(fā)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(tài)，從而降低汽車的總功耗；納芯微基于自研創(chuàng)新型振鈴抑制專利的車規(guī)級CAN SIC（信號改善功能，Signal Improvement Capability），可實現(xiàn)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(zhì)量。

CAN到CAN FD中的電子元件轉(zhuǎn)變

從CAN到CAN FD，傳輸能力得到了提升，相應(yīng)的更多干擾傳輸質(zhì)量的問題開始浮現(xiàn)出來。第一個就是高速會引起諧振現(xiàn)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(zhuǎn)移，使得EMC應(yīng)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(xiàn)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(yōu)化設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計，將泄漏電感、寄生電容、模式轉(zhuǎn)換特性最小化是應(yīng)用在CAN FD上的關(guān)鍵。

小結(jié)

在車內(nèi)通信環(huán)境中，更大數(shù)據(jù)量的高速通信無疑是未來車內(nèi)系統(tǒng)需要的，CAN系統(tǒng)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(zhì)量的難題也在涌現(xiàn)，如何解決這些困擾需要創(chuàng)新的芯片設(shè)計與高性能的電子元件相結(jié)合。