奔馳CAN FD嵌入式控制器開發(fā)硬件設(shè)計及應(yīng)用趨勢

CAN FD作為一種性能可靠、功能完善、成本合理的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信控制方式，集成CAN/CAN FD控制器的MCU、核心板、工控板及物聯(lián)網(wǎng)解決方案已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個控制系統(tǒng)中，例如汽車電子、自動控制、智能大廈、電力系統(tǒng)、能源物流、智慧改裝等各個領(lǐng)域。

中國經(jīng)濟(jì)已經(jīng)進(jìn)入“新常態(tài)”的發(fā)展階段，專業(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)計全球只有中國汽車市場仍將以7%左右的增速蟬聯(lián)全球汽車產(chǎn)銷第一的位置，作為車載網(wǎng)絡(luò)市場占有率最高的總線通信網(wǎng)絡(luò)，我國市場對于CAN FD成功推廣的重要性不言而喻。工欲善其事，必先利其器，CAN FD無疑是將是下一個風(fēng)口，作為高瞻遠(yuǎn)矚的廠商，必然會做好準(zhǔn)備，乘風(fēng)破浪。

同時作為成千上萬的工業(yè)IOT控制的核心，嵌入式處理的獨(dú)特之處在于控制器對于其他功能和性能的精確定制，就像上篇文章提到，在奔馳汽車上的加座椅調(diào)節(jié)、后視鏡控制、空調(diào)控制等功能，綜合統(tǒng)一管理各執(zhí)行器，合理有效地分配系統(tǒng)資源。車身域控制器的功能眾多，包括實現(xiàn)燈光控制、雨刮控制、門窗控制、后視鏡折疊控制、PEPS、座椅控制等，其中燈光控制部分就包括了近光燈、遠(yuǎn)光燈、位置燈、轉(zhuǎn)向燈、剎車燈、日行燈等。

雨刮部分包括了低速雨刮、高速雨刮、間隔控制和點(diǎn)刮，門窗控制部分包括了四門閉鎖、碰撞解鎖、自動落鎖、車窗升降及百分比、車窗防夾及一鍵升窗，后視鏡包括了折展、調(diào)節(jié)及加熱，PEPS包括了無鑰匙啟動、無鑰匙進(jìn)入、迎賓功能、發(fā)動機(jī)防盜、整車電源控制與管理，座椅包括控制調(diào)節(jié)與通風(fēng)、加熱，其他還包括OTA及遠(yuǎn)程診斷、升級、刷寫等等。

除了傳統(tǒng)的汽車領(lǐng)域，CAN/CAN FD系列總線系統(tǒng)在非汽車應(yīng)用中也是非常成功的，比如在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、伺服電機(jī)等工業(yè)自動化領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，每年全球安裝8億以上的CAN/CAN FD節(jié)點(diǎn)。CAN FD的推出，在繼承CAN總線優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，將為用戶帶來更快更好的應(yīng)用體驗。

自動駕駛車輛無疑是未來汽車的發(fā)展趨勢，65%的人相信自動駕駛車輛在10—15年內(nèi)出現(xiàn)，除此之外，我國司機(jī)習(xí)慣使用緊急剎車輔助系統(tǒng)、盲點(diǎn)檢測以及自動泊車系統(tǒng)等高級駕駛輔助系統(tǒng)。而這些系統(tǒng)中大量采用的雷達(dá)、超聲波等感應(yīng)元器件，需要高速、可靠和穩(wěn)定的車載網(wǎng)絡(luò)接入到系統(tǒng)中，而這也正是CAN FD的優(yōu)勢所在。

所以，當(dāng)大量的數(shù)據(jù)涌入襲來，我們應(yīng)該如何獲取到我們想要的數(shù)據(jù)及控制，來滿足單一的嵌入式處理器與千變?nèi)f化的IOT產(chǎn)品需求之間存在的不斷增大的差距，那就需要對不同的處理器為應(yīng)用的方案提供不同的功耗，不同的可擴(kuò)展性、不同的計算性能、不同安全性等來應(yīng)對不同的用戶體驗。

為了滿足這些需求，速銳得憑借十二年來為工業(yè)、汽車、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)市場提供CAN總線數(shù)據(jù)應(yīng)用及解決方案的經(jīng)驗，為客戶定制、設(shè)計、基于CAN/CAN FD控制器的核心模塊及核心板及TBOX。功能從滿足、簡單、易用、接口清晰，場景應(yīng)用接口合理等前提選擇合適客戶的創(chuàng)新方案，而不讓硬件的選擇限制了最終設(shè)計中可能實現(xiàn)的創(chuàng)新。

MCU控制器系列，我們選擇一款基于ARM Cortex-M3內(nèi)核32位高性能的微控制器，采用96MHz的主頻，內(nèi)置高速儲存器，豐富的外設(shè)和增強(qiáng)型IO端口。芯片包括1個CAN/CAN FD接口，2個I2C接口，2個SPI接口，一個USB接口和3個串口，一個16位高級定時器，滿足車規(guī)要求，并有多種省電工作模式保證低功耗的需求。

在CAN總線進(jìn)入到國內(nèi)之初，CAN設(shè)備大多使用NXP的CAN收發(fā)器芯片，后來因為芯片荒，導(dǎo)致各個不同廠區(qū)的封閉，一度缺貨，價格飛漲，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了國產(chǎn)替代，無論是使用進(jìn)口NXP還是國產(chǎn)替代，我們依舊會選擇使用方便、簡單、抗干擾性好的CAN收發(fā)器，但是隨著CAN設(shè)備或者CAN終端的需求日益劇增，各個半導(dǎo)體廠家都虎視眈眈，比如德州儀器、飛思卡爾、微芯等等紛紛推出了自己的CAN收發(fā)器，并聲稱PIN對PIN兼容，性價比高。

這樣，我們在設(shè)計這些基礎(chǔ)的CAN/CAN FD控制器的時候，比如通過一路CAN/CAN FD采集客戶需求的信號，這個架構(gòu)下，既能輕松開發(fā)，也能讓應(yīng)用得到最快實現(xiàn)。開發(fā)過程中也發(fā)現(xiàn)，盡管芯片的引腳兼容，但是不同廠家的收發(fā)器和制造工藝存在較大的區(qū)別，他們的參數(shù)和性能還是不盡相同，有的車型就是得用進(jìn)口NXP芯片才能兼容，國產(chǎn)應(yīng)用和量產(chǎn)均還存在差異，例如有的最低波特率為5—40kbps，很多低波特率的汽車就沒辦法兼容到。