?CAN FD成為新一代汽車市場的風向標｜半導體行業觀察

來源：內容由 公眾號 半導體行業觀察 （ID：icbank）原創，謝謝！

多年以來，CAN 通信協議一直在汽車市場佔據著主要地位。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，車載匯流排節點的數量從大約10個節點變為40多個系統。同時，隨著車載通信的需求進一步提高，使得數據傳輸變得越來越大，汽車CAN匯流排網路的數量也在不斷增加。面對大數據所帶來的壓力，CAN通信協議也有些「心有餘而力不足」。於是，CAN FD通信協議應運而生。

什麼是CAN FD？

CAN FD通信協議是基於原始CAN匯流排標準而設計，繼承了CAN匯流排的主要特性。它可以在確保多種車載網路數據傳輸率和吞吐量繼續演進的同時，使得汽車微控制器和連接的系統能夠以各種速率高效通信。

與傳統CAN通信協議相比，CAN FD主要的優勢在於：

? 更高的匯流排效率：5Mbps的最大數據傳輸速率，支持高達64字 節的有效負荷；

? 兼容經典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控制器和相關的CAN FD收發器；

? 受可用解決方案限制的轉型：當前的多晶元解決方案需要更高的成本和板載空間。

TI介面產品部門產品經理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，就有很多合作夥伴開始將目光投向於CAN FD。」 正如Charles 所說的那樣，由於雷達、超聲波等感應元器件在汽車中的應用增多，就需要高速、可靠和穩定的車載網路接入到系統中，而這正是CAN FD的優勢所在。

（TI介面產品部門產品經理Charles (Chuck) Sanna）

系統基礎晶元（SBC）推動CAN FD的應用

雖然CAN FD在傳輸速率和帶寬方面擁有著巨大的優勢，但是，目前卻沒有可用於CAN FD的MCU支持。要實現CAN FD的快速升級首先需要使用支持CAN FD協議的MCU或控制器，基於這種情況，TI推出了首款集成了CAN FD控制器和收發器的系統基礎晶元（SBC）——TCAN4550-Q1。

什麼是SBC？據TI介紹，SBC是純粹的集成電路，它將控制器區域網絡（CAN）或本地互聯網路（LIN）收發器與內部/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壓器（LDO）、DC/DC轉換器或兩者兼有。

採用SBC的TCAN4550-Q1則可利用幾乎所有微控制器的串列外圍介面（SPI）匯流排，將傳統的CAN升級至或添加CAN FD介面。利用SBC可以在最小程度上對原系統進行改動，並能實現CAN FD的功能。

TCAN4550-Q1的主要特點和優勢：

• 單晶元解決方案，方便升級和擴展CAN/CAN FD：幫助設計師輕鬆快捷地添加或擴展CAN/CAN FD；
• 超越CAN FD最高的數據傳輸率：支持高達8 Mbps的數據傳輸率，超過5 Mbps的CAN FD最高數據傳輸率；
• 集成式功能集，提高了設計靈活性：包括70mA的低壓差穩壓器，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：較之標準CAN收發器 (SOIC)封裝，佔用更小的板空間。

總的來說，TI的CAN FD產品繼承了傳統CAN的優勢，並同時可以向下兼容經典CAN。使得原有的軟體和硬體架構都不受影響。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，改善的不僅是技術上的難題，還有時間成本的挑戰。TI的TCAN4550-Q1，則可以幫助相關企業完成這個過渡。

CAN FD未來的發展空間巨大

除了汽車領域以外，CAN在工業自動化領域上的應用也很廣泛。同樣，工業領域也面臨著大數據帶來的革新——超出1 Mbps的數據傳輸速率的挑戰。而CAN FD的推出，也可以幫助工業領域中的相關產品進行升級。

對此，除了TCAN4550-Q1產品以外，針對CAN FD通信協議，TI還推出了適用於汽車的CAN FD收發器，以及5V CAN FD收發器。

由智能引領的大數據時代，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域中的一小步，但對大數據這個時代來說，這也可能是推進大數據得以落地應用的一大步。

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