多年以來，CAN 通信協(xié)議一直在汽車市場占據(jù)著主要地位。但伴隨著自動駕駛的向前推進，使得汽車功能不斷增加——從1990年到2000年，車載總線節(jié)點的數(shù)量從大約10個節(jié)點變?yōu)?0多個系統(tǒng)。同時，隨著車載通信的需求進一步提高，使得數(shù)據(jù)傳輸變得越來越大，汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量也在不斷增加。面對大數(shù)據(jù)所帶來的壓力，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，繼承了CAN總線的主要特性。它可以在確保多種車載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量繼續(xù)演進的同時，使得汽車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64字 節(jié)的有效負荷；

　　? 兼容經(jīng)典CAN：無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)品部門產(chǎn)品經(jīng)理Charles (Chuck) Sanna介紹道：“在2019年之前，汽車對CAN FD的需求不高。但從2019年伊始，就有很多合作伙伴開始將目光投向于CAN FD?！?正如Charles 所說的那樣，由于雷達、超聲波等感應(yīng)元器件在汽車中的應(yīng)用增多，就需要高速、可靠和穩(wěn)定的車載網(wǎng)絡(luò)接入到系統(tǒng)中，而這正是CAN FD的優(yōu)勢所在。

　　（TI接口產(chǎn)品部門產(chǎn)品經(jīng)理Charles (Chuck) Sanna）

　　系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）推動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，但是，目前卻沒有可用于CAN FD的MCU支持。要實現(xiàn)CAN FD的快速升級首先需要使用支持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升級至或添加CAN FD接口。利用SBC可以在最小程度上對原系統(tǒng)進行改動，并能實現(xiàn)CAN FD的功能。

　　TCAN4550-Q1的主要特點和優(yōu)勢：

　　單芯片解決方案，方便升級和擴展CAN/CAN FD：幫助設(shè)計師輕松快捷地添加或擴展CAN/CAN FD；

　　超越CAN FD最高的數(shù)據(jù)傳輸率：支持高達8 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，超過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)計靈活性：包括70mA的低壓差穩(wěn)壓器，看門狗計時器，故障切換模式和對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。

　　總的來說，TI的CAN FD產(chǎn)品繼承了傳統(tǒng)CAN的優(yōu)勢，并同時可以向下兼容經(jīng)典CAN。使得原有的軟件和硬件架構(gòu)都不受影響。在升級的過程中，有效利用了原有的MCU資源。在CAN升級到CAN FD的過程中，改善的不僅是技術(shù)上的難題，還有時間成本的挑戰(zhàn)。TI的TCAN4550-Q1，則可以幫助相關(guān)企業(yè)完成這個過渡。

　　CAN FD未來的發(fā)展空間巨大

　　除了汽車領(lǐng)域以外，CAN在工業(yè)自動化領(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)品進行升級。

　　對此，除了TCAN4550-Q1產(chǎn)品以外，針對CAN FD通信協(xié)議，TI還推出了適用于汽車的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)時代，正在一點一點地影響著我們的生活。CAN FD對CAN的革新或許是通信領(lǐng)域中的一小步，但對大數(shù)據(jù)這個時代來說，這也可能是推進大數(shù)據(jù)得以落地應(yīng)用的一大步。