Yüksek Hızlı Otomotiv Ağı için FD'ye Giriş

Araç elektroniklerinin evrimi, geleneksel olarak limitlerine yönelik ağ protokollerine baskı yaptı. Gelişmiş Sürücü Yardım Sistemleri (ADAS), Infotainment platformları ve elektrikli güçtrains talepleri daha hızlı veri değişimi, Kontrol Alan Ağı Esnek Data-rate (CAN FD) protokolü, ISO 11898-1'de oldukça daha sonra resmileştirilmiş bir şekilde ortaya çıktı:2015, FD, 8 Mbps'ye kadar veri yüklerini sunmak için klasik kripto kaynakları ve yükleri temin etmek için klasik bir genel bakış açısı sağlar.

CAN FD'yi Anlamak: Klasik CAN'tan Temel Prensipleri ve Farklılıkları

FD Nedir?

FD FD, aynı fiziksel katman ve otobüs mimarisi üzerinde çalışan klasik CAN protokolün bir uzantısıdır; iki anahtar düzeltme ekledi: 03.000T:0) ve [[Döneticileri:2)) ve [[Döneticileri (öneticileri)[Döneticileri) ile sınırlı sayıdaki verileri kontrol altına almak için belirli bir çerçevede tutar.

Başka bir kritik fark, ESD:0)[Döneticileri değiştir][FDF)[Döneticileri değiştir][FDF)[Döneticileri değiştir], FD düğümleri aynı otobüslerde aynı şekilde ortak olabilir, ancak FD çerçeveleri:2)Bit Puanı (BRS)[D düğümleri ile devre dışı bırakılacaktır.

Anahtar Teknik Özellikler

  • [FONT:0)Veri fazı sırasında veri oranı: 8 Mbps'ye kadar (pratik sınırlar, otobüs uzunluğu ve ağ topolojisine bağlıdır; genellikle 2-5 Mbps üretim araçları için).
  • [0]Maximum, çerçevede ödeme yükü: 64 adet (vs. 8 klasik CAN)
  • [FONT=0)Arbitration faz bit oranı:[Dönemli CAN (1 Mbps max, genellikle 500 kbps)
  • [FONT:0]Frame formatı: [Döntilmiş: [Dönem: 0:0) ISO CAN FD (ISO 11898-1:2015) ve ISO CAN FD (eski uygulamalar, şimdi depreed)
  • [FONT=0)CRC uzunluğu:[Dönem:[Dönemli: 0,3) 17 bit ( 16 taneye kadar ücret yükleri için) veya 21 bit (daha uzun ücret tespiti için) sağlam hata tespiti için

Detaylı bir teknik referans için, [[0)Bosch CAN FD spesifik sayfası[Dönetici: 1) resmi belge ve beyaz kağıtlar sağlar.

Modern Otomotiv Sistemlerinde Hesaplamanın Avantajları

Yüksek Veri İleti ve Bus Yükünü Azladı

Çünkü CAN FD mesaj başına sekiz kat daha fazla veri gönderir, verilen bir dizi sinyal için gerekli çerçeve sayısı büyük ölçüde azaltılır. Bu daha düşük otobüsler tahkimi ek ve elektronik mesajları için ücretsiz bant yönetimi sistemi, daha önce dört 8byte'e ihtiyaç duyan bir batarya yönetimi sistemi, cep gerilimi rapor etmeye devam ediyor ve şimdi tek bir 64-bayt FD çerçevesinde aynı verileri aktarabiliyor.Bu yüklerin otomatik kontrol birimlerinde azalma, elektronik birimlerin sayısı (ECUs) sayısı kadar kritik.

Band Wide-I yoğun Uygulamaları için destek

Yüksek çözünürlüklü radar, kapaklı, kamera modülleri ve birden fazla kaynaktan gelen aşırı yüklemeleri (OTA) güncelleme yöneticileri ) klasik bir kanalda aktarılmasını gerektiren daha yüksek çözünürlükte bulunabilir.Gerekli bir mimari değişimi Ethernet veya FlexRay'e gerek kalmadan doğrudan adresler. Birçok ADAS işlevleri birden çok kaynaktan gelen bir hapşırtıcı sensör verilerine güvenir; FD'nin daha büyük ödeme yükleri tek bir hatayla aktarılabilir.

Backward Compatability and Incremental Path

Automakers, CAN FD'yi giderek genişletebilir. Classic CAN düğümleri hala aynı otobüste çalışır ve CAS düğümleri sadece tahkim kurallarına uymak için yapılandırılmalıdır. Bu, üreticilerin kriptolarını yeni kodlar tutarken yeni kodlar üzerinde tanıtmalarına izin verir - çoğu zaman yeni bir arka kemiği gerektirir.

Geliştirilmiş Protokolü Verimliliği

Ayrıca, 64-bayt çerçevesi için biraz ek, sekiz 8byte çerçeveden daha az, aynı otobüs genişliği için daha etkili bir şekilde etkinleştirilmelidir. Bu verimlilik kazanç özellikle tanı iletişim için faydalıdır (UDS on CAN FD) ve flash programlama için bir ağ üzerinden, mümkün olan en kısa sürede transfer edilmelidir.

Otomotiv Ağlarında FD'yi Uygulamayın

Donanım Gereksinimleri ve Seçimi

Bir CAN FD ağı oluşturmak için, her ECU'nun bir algT'ye sahip olması gerekir:0.CAN FD-ible kontrolör) ve algFLT:2).Infineon Aurix TC3xx, NXP S32K ve STMikroelektronik SPCT:2) için transceiversitenin daha yüksek veri oranlarına destek olması gerekir; standart yüksek hızlı işlem süresi 1 Mbps'nin üzerinde fazla hız kontrolü mümkün değildir.

Mühendisler ayrıca sinyal bütünlüğüne de göz kulak vermeliler. 5-8 Mbps'de, CAN otobüsleri bir iletim hattı gibi daha fazla hareket eder. Tdging direnççiler, stub uzunluklar ve bağlayıcı kalitesi kritik hale gelir.TheİLFLT:0)Ulusal Instruments beyaz kağıt üzerinde çalışır.).

Network Topology and Design Thinkations

Klasik CAN otobüs topoloji - her sonunda sona eren lineer otobüs - CAN FD için muhafaza edilir. Ancak, maksimum otobüs uzunluğu daha yüksek oranda azaltılır.Bir dizi Mbps, veri aşaması için biraz hızlar 50 metreye kadar olabilir; 5 Mbps için, yaklaşık 20 metre ile sınırlıdır; ve 8 Mbps için, uzunluk genellikle 10 metre altında olmalıdır.

Yapın ve Bit Timing

CAN FD, tahkimin biraz oranı ve veri biraz oranı konusunda dikkatli bir yapılandırma gerektirir. Her iki oran da FD düğümleri arasında senkronize edilmelidir.En basit yöntem, Otomasyonda (CiA) spesifikasyon veya üreticinin önerilen değerleri izlemek için bir dizi parametre kullanmaktır.

  • Tahkim: 500 kbps, örnek noktası 80-87.5%
  • Data faz: 2 Mbps veya 4 Mbps, örnek nokta% 70-75%

Otobüsteki tüm düğümlerin ISO 11898-1 tarafından belirtilen miktar zamanlama toleransını tolere edebileceğini doğrulamak önemlidir:2015. Re-synchronization at genişliği (SJW) ve faz tampon segmentleri osilatör toleranslarını işlemek için seçilir -tipik olarak% 0.1 veya daha iyi veri aşaması için.

Yazılım ve Şirketware Adaptasyon

Klasik CAN yazılım yığınları daha büyük ödeme yüklerini işlemek için değişikliklere ihtiyaç duyuyor ve opsiyonel BRS biraz. Çoğu gerçek zamanlı işletim sistemi (RTOS) otomotivde (örneğin, AUTOSAR) kullanılan bir CAN FD Sürücüyü artık destekleyebilir.

UDS (ISO 14229) gibi tanı protokolleri, daha hızlı bir şekilde programlanabilir ve veri girişi sağlar. Örneğin, bir UDS "RequestDownload" üzerinde, CAN FD, daha az mesajda büyük yazılım modüllerini aktarabilir, flaş programlama süresini% 70 klasik CAN ile karşılaştırabilirsiniz.

CAN FD Networks'in Test ve Geçerliliği

Fiziksel Katman Testi

Herhangi bir yüksek hızlı otobüsle, fiziksel katman testi önemlidir.Discilloskopi her node. Anahtar parametrelerini doğrulamak için kullanın: [[Üye Olmayan gerilim seviyeleri) (sağlık: 1.5-3.0 V; recessive: 0.0–0.5 V))[Dönemli:2bit zamanlama doğruluğu (özellikle veri aşaması) ve [[Döneticisel kalite))

Ayrıca performans testi:0)) ISO 11898-2 (transceiver spesifikasyon) ve ISO 11898-5 (yüksek hızlı orta erişim ünitesi) birçok satıcı test süitleri sunar. Örneğin, [[CiA) bir araya gelir (CiA)).

Protokol ve Conformance Test

Protokol testi, tüm düğümlerin tahkim, hata çerçevelerini doğru şekilde ele almasını sağlar ve FD-spspsiyonları kullanın.Ayrıca hata senaryolarını test edin: biraz hata, hata hataları ve CRC hataları.

Interoperability Test

Çünkü geriye dönük uyumluluk önemli bir özelliktir, klasik CAN ve FD düğümlerini karıştıran ağ test etmelisiniz. Klasik kripto düğümleri bu tür durumlarda başa çıkma koşullarını sürekli olarak kontrol etmek için bir hata çerçevesi oluşturabilir.

Meydanlar ve Mühendislik

Maliyet ve kompresyon kullanılabilirliği

CAN FD kontrolörleri şimdi yaygın olsa da, 8 Mbps veri aşamasının klasik yüksek hızlı transceivers ile daha pahalı olması bekleniyor. Ek filtreleme ve izolasyon devreleri, düşük hacimli üretim veya retrofit uygulamaları için gerekli olabilir, yüksek çözünürlükte artışlar, fiyatlar klasik CAN ile bir araya gelmeleri bekleniyor.

Timing Analizinin Kompleksi

Network mühendisleri klasik CAN'tan FD'ye geçiş yaparken dik bir öğrenme eğrisi ile karşı karşıyadır. Biraz zamanlama daha hassastır ve tahkim oranı ile veri oranı arasındaki etkileşim dikkatli analiz gerektirir. Tools like ESFLT:0)Vector CANoe), zamanlama ve geç saatler fiziksel dağıtımdan önce modellenebilir.

Legacy Systems ile entegrasyon

Birçok mevcut araç hala klasik CAN. Retrofitting CAN FD genellikle farklı otobüs alanları arasındaki yol mesajları yükseltmeyi gerektirir. Bu ağ geçidi klasik CAN ve CAN FD formatları arasında tercüme edebilir - yeni hesaplamalar veya hesaplamalar için.Bu çeviri bazı durumlarda, mirası klasik bir CAN olarak tutmak ve yeni ECUlar için ayrı bir CAN FD subnet eklemek daha basit olabilir.

Elektromanyetik Uyumluluk (EMC)

Yüksek frekanslı emisyonlar doğal olarak daha yüksek oranda yapılır. 5–8 Mbps'de FD, EMIPR 25 sınıfı limitlerini doğru koruma ve filtreleme uygulanmadığı sürece, EMC testlerinin uygulanmasına neden olabilir. Common-mode chokes, ferrite beads ve dikkatli PCB düzeni hayati önem taşıyor.

Gerçek Dünya Vakaları ve Uygulamaları

ADAS ve Özerk Araba

Modern ADAS birimleri birden fazla kameradan veri işlemeli, radarlardan ve kapaklı sensörlerden kaynaklanmalıdır. Yüksek bant genişliği sensörü verilerinin çoğu Ethernet veya SerDes aracılığıyla ele alınır, toplam nesne listeleri ve füzyon sonuçları, FD'yi onlarca kanalize edilebilir ve eylem değerlendirme komutlarına göre daha düşük gecikme sağlar.

Elektrikli Araç (EV) Battery Yönetimi

EV batarya yönetim sistemleri (BMS) hücre gerilimlerinin gerçek zamanlı izlemesini, sıcaklıklar ve giriş başına tek bir çerçeveyi taşıyabilir 96-cell batarya paketi, 96 gerilimleri, 32 sıcaklıklar ve statü bayrakları dahil olmak üzere 96 gerilimleri rapor edebilir. Classic CAN, FD ile bağlantı kurmaları için çok fazla çerçeve gerektirecektir.

Over-the-Air (OTA) Updates

OTA güncellemeler, otomotiv yazılım yaşam döngüsü için büyüyen bir gerekliliktir. Tek bir ECU Bilgisayarlı Görüntü, Güncellemeler sırasında 10 MB veya daha düşük kesinti riski olabilir. 500 kbps'de 10 MB transfer, 4 Mbps'de işlem ile aynı transfer 30 saniye içinde alır.

Bilgi ve Gateway Systems

Modern kafa birimleri birden fazla kaynaktan toplanır - tanı, akıllı telefon aynası, çevre kameraları. CAN FD, bu veri akışları için yüksek hızlı bir arka kemiği sunar tam Ethernet.Seks ve Continental gibi birçok Tier-1 tedarikçiler, FD'yi gelecekteki mimarlıklar için birleştirin.

Diğer Yüksek Hızlı Otomotiv Protokolleriyle Karşılaştırma

FD vs. FlexRay

FlexRay, son yıllarda veri oranları ile ilgili bir ara protokolün daha yüksek maliyet ve karmaşıklık sağlarken, FD, kontrol ve güç eğitimi gibi daha önce hizmet eden bölgelere daha önceden yüklenerek hızlanır.

FD vs. Otomotiv Ethernet

Ethernet (100BASE-T1, 1000BASE-T1), yüksek bant genişliği (100 Mbps-1 Gbps) ve ham kamera video ve yüksek hızlı tanı gibi bant genişliği için uygun bir ara çözümü için seçim protokolüdir. Ancak, Ethernet daha pahalı silikon, özel konektörler ve bir geçiş topoloji gerektirir ve ağırlığı artırmak ve maliyetle FD, klasik CAN ve Ethernet arasındaki boşluğu doldurur.

Future Outlook ve Standardizasyon

Otomotiv endüstrisi, bir alan temelli ve zonal mimariye doğru ilerliyor, yüksek hızlı arka kemiği ağlarının (genellikle Ethernet) yerel iletişim için kripto kullanan kanal ağ geçidine bağlanmak ve eylemcileri karıştırmak için. sonraki evrim, [[Dönetici:0)))))[FONT[Dönetici:0))))))))) FD, önümüzdeki on yıl boyunca birincil protokol olarak kalacaktır.

Uluslararası standartlar vücut, CAN FD özelliklerini incelemeye devam ediyor. ISO 11898-1:2015 şu anki üssüdür, otobüs uzunluğu, zamanlama ve EMC. CiA 601 serisi, CAN FD transceivers için test özellikleri sunar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

CAN FD protokolü, hem gerçek zamanlı performans hem de maliyet verimliliği gerektiren modern otomotiv sistemleri için pragmatik ve güçlü bir yükseltmeyi temsil eder.Görüntüdeki araçların açıklanması ve sağlamlığı, gelecekteki yenilikler için daha büyük bir ücret yükü sağlarken, başarılı dağıtım, hem gerçek zamanlı performans ve maliyet verimliliği gerektiren modern bir seçim için ideal bir seçim gerektirir.S ve batarya yönetimi OTA güncelleştirmeleri ve Infotainment'e kadar, Azure yetenekleri bugünün temelleri için gerekli olan araçları sağlar.