奔驰CAN FD嵌入式控制器开发硬件设计及应用趋势

2023-08-01 10:26:32 刘国琼

CAN FD作为一种性能可靠、功能完善、成本合理的远程网络通信控制方式,集成CAN/CAN FD控制器的MCU、核心板、工控板及物联网解决方案已经被广泛应用到各个控制系统中,例如汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统、能源物流、智慧改装等各个领域。

 

中国经济已经进入“新常态”的发展阶段,专业调研机构预计全球只有中国汽车市场仍将以7%左右的增速蝉联全球汽车产销第一的位置,作为车载网络市场占有率最高的总线通信网络国市场对于CAN FD成功推广的重要性不言而喻。工欲善其事,必先利其器CAN FD无疑是将是下一个风口,作为高瞻远瞩的厂商,必然会做好准备,乘风破浪

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同时作为成千上万的工业IOT控制的核心,嵌入式处理的独特之处在于控制器对于其他功能和性能的精确定制,就像上篇文章提到,在奔驰汽车上的加座椅调节、后视镜控制、空调控制等功能,综合统一管理各执行器,合理有效地分配系统资源。车身域控制器的功能众多,包括实现灯光控制、雨刮控制、门窗控制、后视镜折叠控制、PEPS、座椅控制等,其中灯光控制部分就包括了近光灯、远光灯、位置灯、转向灯、刹车灯、日行灯等。

 

雨刮部分包括了低速雨刮、高速雨刮、间隔控制和点刮,门窗控制部分包括了四门闭锁、碰撞解锁、自动落锁、车窗升降及百分比、车窗防夹及一键升窗,后视镜包括了折展、调节及加热,PEPS包括了无钥匙启动、无钥匙进入、迎宾功能、发动机防盗、整车电源控制与管理,座椅包括控制调节与通风、加热,其他还包括OTA及远程诊断、升级、刷写等等。

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除了传统的汽车领域,CAN/CAN FD系列总线系统在非汽车应用中也是非常成功的,比如在数控机床、机器人、伺服电机等工业自动化领域都有广泛的应用,每年全球安装8亿以上的CAN/CAN FD节点。CAN FD的推出,在继承CAN总线优势的基础上,将为用户带来更快更好的应用体验。

 

自动驾驶车辆无疑是未来汽车的发展趋势,65%的人相信自动驾驶车辆在10—15年内出现,除此之外,国司机习惯使用紧急刹车辅助系统、盲点检测以及自动车系统等高级驾驶辅助系统。而这些系统中大量采用的雷达、超声波等感应元器件,需要高速、可靠和稳定的车载网络接入到系统中,而这正是CAN FD的优势所在。

 

所以,当大量的数据涌入袭来,我们应该如何获取到我们想要的数据及控制,来满足单一的嵌入式处理器与千变万化的IOT产品需求之间存在的不断增大的差距,那就需要对不同的处理器为应用的方案提供不同的功耗,不同的可扩展性、不同的计算性能、不同安全性等来应对不同的用户体验。

 

为了满足这些需求,速锐得凭借十二年来为工业、汽车、物联网、车联网市场提供CAN总线数据应用及解决方案的经验,为客户定制、设计、基于CAN/CAN FD控制器的核心模块及核心板及TBOX。功能从满足、简单、易用、接口清晰,场景应用接口合理等前提选择合适客户的创新方案,而不让硬件的选择限制了最终设计中可能实现的创新。

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MCU控制器系列,我们选择一款基于ARM Cortex-M3内核32位高性能的微控制器,采用96MHz的主频,内置高速储存器,丰富的外设和增强型IO端口。芯片包括1个CAN/CAN FD接口,2个I²C接口,2个SPI接口,一个USB接口和3个串口,一个16位高级定时器,满足车规要求,并有多种省电工作模式保证低功耗的需求。

 

CAN总线进入到国内之初,CAN设备大多使用NXP的CAN收发器芯片,后来因为芯片荒,导致各个不同厂区的封闭,一度缺货,价格飞涨,现在已经实现了国产替代,无论是使用进口NXP还是国产替代,我们依旧会选择使用方便、简单、抗干扰性好的CAN收发器,但是随着CAN设备或者CAN终端的需求日益剧增,各个半导体厂家都虎视眈眈,比如德州仪器、飞思卡尔、微芯等等纷纷推出了自己的CAN收发器,并声称PIN对PIN兼容,性价比高。

 

这样,我们在设计这些基础的CAN/CAN FD控制器的时候,比如通过一路CAN/CAN FD采集客户需求的信号,这个架构下,既能轻松开发,也能让应用得到最快实现。开发过程中也发现,尽管芯片的引脚兼容,但是不同厂家的收发器和制造工艺存在较大的区别,他们的参数和性能还是不尽相同,有的车型就是得用进口NXP芯片才能兼容,国产应用和量产均还存在差异,例如有的最低波特率为5—40kbps,很多低波特率的汽车就没办法兼容到。

 


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