Blog O CAN XL przyspiesza sieć motoryzacyjną, obniża koszty

W szybkiej ewolucji przemysłu motoryzacyjnego sieci wewnątrz pojazdów odgrywają kluczową rolę.,Jednak w miarę jak pojazdy stają się coraz bardziej inteligentne i połączone,Tradycyjne sieci motoryzacyjne stają przed rosnącymi wyzwaniami: niewystarczająca szerokość pasma, nadmierna opóźnienie i ograniczona pojemność danych stają się krytycznymi wąskimi gardłami ograniczającymi innowacje w architekturze elektronicznej pojazdów.

1Sieci w pojazdach: Fundacja Automotive Intelligence

Sieci wbudowane w pojazdy stanowią kluczowe elementy układów elektronicznych samochodowych, łącząc różne elektroniczne jednostki sterujące (ECU) w celu ułatwienia wymiany danych i udostępniania informacji.Ponieważ funkcjonalność pojazdów staje się coraz bardziej złożona, liczba ECU nadal rośnie, co prowadzi do wykładniczego wzrostu zapotrzebowania na przesyłanie danych.

1.1 Krytyczna rola sieci pojazdów

Sieci motoryzacyjne pełnią cztery podstawowe funkcje:

• Integracja systemu:Sieci umożliwiają skoordynowane działanie pomiędzy jednostkami sterującymi silnikiem, systemami sterowania przekładnią, układami hamulcowymi i modułami sterowania nadwoziem.
• Zwiększenie bezpieczeństwa:Krytyczne systemy, takie jak ABS, ESC, ACC i ostrzeżenia o opuszczaniu pasa ruchu, opierają się na komunikacji sieciowej w czasie rzeczywistym.
• Komfortowe cechy:Systemy kontroli klimatu, infotainment i nawigacji wykorzystują połączenia sieciowe do inteligentnej pracy.
• Inteligentny rozwój:Zaawansowane systemy wspomagania kierowcy i autonomiczne systemy zależą od solidnych sieci do przetwarzania danych z czujników.

1.2 Ewolucja architektury sieci motoryzacyjnej

Architektura sieci pojazdów rozwinęła się w ciągu trzech pokoleń:

• Centralizowane:Wczesne systemy wykorzystywały jedną jednostkę sterującą o ograniczonej skalowalności.
• Rozdzielane:ECU podłączone do połączeń przenośnych zwiększyły niezawodność i rozszerzalność.
• Domeny:Nowoczesne systemy grupują jednostki sterujące według funkcji (powertrain, nadwozie, infotainment) z kontrolerami domeny.

1.3 Obecne technologie sieciowe

Współczesne pojazdy wykorzystują wiele protokołów sieciowych:

• Wymóg:Protokół roboczy oferujący niezawodność i efektywność kosztową.
• Lin:Niedrogie rozwiązanie dla systemów niekrytycznych.
• FlexRay:Wysokiej prędkości deterministyczny protokół dla kluczowych zastosowań bezpieczeństwa.
• Ethernet dla pojazdów:Wschodzące rozwiązanie dla potrzeb o dużej przepustowości.

2. CAN Bus: Kamień węgielny sieci pojazdów

Podczas gdy autobus CAN pozostaje najczęściej stosowaną technologią sieci motoryzacyjnej, jej ograniczenia stają się widoczne wraz ze wzrostem złożoności pojazdów.

2.1 Zalety trasy CAN Bus

Sukces protokołu wynika z jego skuteczności w czasie rzeczywistym, niezawodności, niskiego kosztu,i rozszerzalność - w szczególności system arbitrażu oparty na priorytetach, który zapewnia najpierw przesyłanie kluczowych wiadomości.

2.2 Rosnące ograniczenia

Nowoczesne pojazdy stawiają CAN w obliczu trzech kluczowych ograniczeń:

• Maksymalna szerokość pasma 1 Mbps okazuje się niewystarczająca
• 8-bajtowe ramy danych ograniczają pojemność informacji
• Topologia autobusu ogranicza elastyczność projektowania sieci

2.3 CAN FD: krok ewolucyjny

Wariant elastycznej prędkości transmisji danych wprowadził operację podwójnej bitrate (arbitraż 1 Mbps z fazami transmisji danych 5 Mbps) i rozszerzył kadry do 64 bajtów, częściowo rozwiązując ograniczenia przepustowości i pojemności.

3CAN XL: Rewolucyjny skok naprzód

W związku z powyższym Komisja uznaje, że systemy CAN FD są zgodne z wymogami określonymi w art. 3 ust. 1 lit. a) rozporządzenia (WE) nr 659/1999.

3.1 Podstawy rozwoju

CAN XL, uruchomiony w 2020 r., pomieści lukę między CAN FD a Automotive Ethernet, skierowując się do aplikacji wymagających przepustowości 10-20 Mbps przy jednoczesnym zachowaniu podstawowych zalet CAN, takich jak determinizm,niezawodność, i opłacalności.

3.2 Kluczowe osiągnięcia

CAN XL wprowadza cztery transformacyjne ulepszenia:

• Szerokość pasma:Prędkość transmisji danych 20-30 Mbps (w porównaniu z 5-8 Mbps CAN FD)
• Pojemność:2048-bajtowe klatki (32× granica CAN FD)
• KompatybilnośćDwóchtrybna obsługa z systemami uprzednio istniejącymi
• Koszt:Utrzymuje ekonomiczne zalety CAN

3.3 Innowacje techniczne

Protokół zawiera kilka przełomowych cech:

• Struktura ramki:Oddziela arbitraż (11-bitowy PID) od adresowania
• Identyfikacja protokołu:Pole SDT obsługuje wiele protokołów wyższej warstwy
• Sieci wirtualne:256 sieci logicznych za pośrednictwem VCID
• Dynamiczne nadajniki:Sprzęt CAN SIC XL automatycznie przełącza się między trybami standardowymi a szybkimi

3.4 Potencjał zastosowania

Zdolności CAN XL sprawiają, że jest idealny do:

• Zaawansowane systemy wspomagania kierowcy (ADAS)
• Autonomiczne platformy jazdy
• Nowa generacja infotainmentów
• Złożone systemy sterowania ciałem

4. CAN XL i Ethernet dla samochodów

Zamiast konkurować z Ethernetem (100Mbps+), CAN XL uzupełnia go dla aplikacji wymagających deterministycznego opóźnienia przy umiarkowanej szerokości pasma.Technologie te będą współistnieć w przyszłych architekturze pojazdów.

5Postęp w zakresie normalizacji

Pod kierownictwem CiA (CAN in Automation) CAN XL osiągnęła standaryzację ISO w 2024 r. (ISO 11898-1/2:2024), zapewniając szerokie przyjęcie w branży.

6Wniosek

CAN XL reprezentuje transformacyjny postęp w sieciach motoryzacyjnych, zapewniając bezprecedensową przepustowość, pojemność i kompatybilność przy zachowaniu podstawowych zalet CAN.Jak pojazdy ewoluują w kierunku większej autonomii i łączności, CAN XL odegra coraz ważniejszą rolę w tworzeniu nowej generacji architektury elektronicznej.