在“走紅”數(shù)年、在總線領(lǐng)域應用廣泛的CAN（控制器局域網(wǎng)絡）終要回歸“幕后”——隨著新能源汽車、自動駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，以及對于ADAS和人機交互需求的增加，CAN總線在傳輸速率和帶寬等方面越來越顯得“力不從心”，其升級版——CAN FD（可變速率應運而生。它繼承了傳統(tǒng)CAN總線主要特性，同時支持高達5 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，并改善了錯誤幀漏檢率，被視為是下一代主流汽車總線系統(tǒng)。此外，CAN總線在工業(yè)自動化等領(lǐng)域的應用也面臨同樣的訴求。但從CAN走向CAN FD的升級路上，仍需攻克多重關(guān)卡。

需求起飛

在博世2011年提出CAN FD之后，雖然應用一直波瀾不驚，但近些年已然發(fā)生了變化。

德州儀器（TI）接口產(chǎn)品部門產(chǎn)品線經(jīng)理Charles (Chuck) Sanna介紹，近年來在與整車廠進行溝通時，發(fā)現(xiàn)需求已在上量，無論是新能源汽車的電機、ADAS的互連、自動駕駛產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)等等，都在催生對CAN FD的需求。

不只在汽車領(lǐng)域借勢走高，工業(yè)自動化的CAN FD總線需求亦在擴大。Charles Sanna提到，這樣各種分立式的馬達驅(qū)動以及傳感器，有望通過CAN FD來傳輸更高帶寬數(shù)據(jù)。

對于具體的需求量，Charles Sanna分析說，一般情況下，傳統(tǒng)汽車和新能源汽車數(shù)量級差別較大，傳統(tǒng)汽車大概需20個CAN FD芯片，新能源汽車則有望達到四五十個。

雖然CAN FD的升級是延續(xù)性創(chuàng)新，但相對于顛覆性的汽車以太網(wǎng)，Charles Sanna的觀點是未來汽車以太網(wǎng)和CAN FD會共存。因以太網(wǎng)傳輸速率高，主要傳輸高帶寬的大數(shù)據(jù)，但其只能點對點，而CAN FD的優(yōu)勢是可點對多點。兩者未來會共存發(fā)展，各司其職。

SBC解決挑戰(zhàn)

雖然升級需求已在路上，但隨之而來的挑戰(zhàn)卻是軟硬件如何架構(gòu)？

一般來說，實現(xiàn)CAN總線需要CAN控制器、收發(fā)器以及相應的MCU等組合。對于CAN FD的實現(xiàn)，Charles Sanna解釋了兩種實現(xiàn)方法，指出這不只是將CAN控制器升級到CAN FD控制器這么簡單，相應地MCU也需要升級，或整合多個控制器和收發(fā)器等分立器件，或重新設計MCU，來集成CAN FD控制器。而后者不僅需集成CAN FD的IP，要重新設計開發(fā)，并且之后還要進行車規(guī)級認證，既耗時又成本高昂，很不經(jīng)濟。

在這一情形下，SBC（系統(tǒng)基礎芯片）成為“理性”選擇。Charles Sanna指出，它將CAN控制器和收發(fā)器與功率器件如LDO或DC/DC轉(zhuǎn)換器等高水平的集成，可在保留汽車MCU現(xiàn)有架構(gòu)的情形下，簡化CAN FD升級或擴展，同時實現(xiàn)更便利和更低成本設計。而分立方案要同時考慮收發(fā)器、控制器、看門狗以及電源，還要考慮失效模式和保護模式，不僅開發(fā)時間長，成本更高，開發(fā)難度也高。

在此趨勢下，TI為此開發(fā)業(yè)界首款集成了CAN FD控制器和收發(fā)器的SBC TCAN4550-Q1，助力CAN FD的實現(xiàn)。

此外，NXP、瑞薩、ST等國外廠商以及國內(nèi)的廣州致遠等也在開發(fā)相應的總線芯片。

簡化升級及擴展

而SBC TCAN4550-Q1帶來的優(yōu)勢也顯而易見。

此單芯片解決方案可基于MCU的現(xiàn)有架構(gòu)，簡化CAN FD 升級或擴展。Charles Sanna詳細說到，有兩種情況：一是MCU內(nèi)置CAN控制器，可直接與TCAN4550-Q1相連實現(xiàn)；二是通常的MCU不含CAN/CAN FD控制器，但有各種各樣的SPI串行接口，此時MCU可通過SPI接口連接TCAN4550-Q1，而不用額外再添加CAN控制器。無論從系統(tǒng)成本角度還是時間考量都是最經(jīng)濟的，因為這意味著在不更換MCU的情況下，就可輕松擴展到CAN FD，而原有的軟件和硬件架構(gòu)都不受影響。

而在擴展時，通過MCU更多的SPI端口添加TCAN4550-Q1就可實現(xiàn)。

除以上優(yōu)勢之外，TCAN4550-Q1的高集成度包括兩個LDO、CAN控制器、CAN收發(fā)器，再加上看門狗，不僅提高了設計靈活性，并提供對1.8V、3.3V和5V I/O的支持以及喚醒、休眠等功能。而且，它支持高達8Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，超過了5Mbps的CAN FD最高數(shù)據(jù)傳輸率，并大幅減少了五成的PCB布板面積。

而現(xiàn)實的情形是整車可能有諸多節(jié)點，有的可能是CAN，有的是CAN FD，此時會如何通信？Charles Sanna對此表示，這取決于環(huán)狀、星型或混合網(wǎng)絡架構(gòu)，也取決于是哪一種模組。因CAN FD可向下兼容CAN，成為高價值的方案。

而除了此次發(fā)布的CAN FD的SBC外，TI還有諸多滿足車規(guī)的收發(fā)器，如車用CAN收發(fā)器、LIN收發(fā)器、隔離式CAN收發(fā)器等，可滿足客戶不同的應用需求。

“未來，CAN和LIN SBC將繼續(xù)集成關(guān)鍵功能，以支持以前需要多個分立器件提供的諸多功能，包括更多LDO、用于提高輸出電流的DC/DC轉(zhuǎn)換器、用于開/關(guān)處理器的高壓側(cè)開關(guān)以及多種協(xié)議支持?！盋harles Sanna最后指出。