整車(chē)廠(chǎng)如何快速實(shí)現測試設備CANFD升級？

一、新一代智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)CANFD的應用

傳統的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )架構主要是由CAN總線(xiàn)組成，車(chē)內分布式電控單元ECU按照功能劃分為動(dòng)力總成、車(chē)身控制、輔助駕駛等總線(xiàn)區域；車(chē)窗、車(chē)燈、天窗等則通過(guò)LIN總線(xiàn)接入CAN網(wǎng)絡(luò )。

在新一代智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)的浪潮下，隨著(zhù)車(chē)載ECU的與日倍增以及處理器運算能力和硬件的高速發(fā)展，連接ECU的網(wǎng)絡(luò )需要更大的帶寬，這一需求遠超CAN等傳統車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的容量極限。

因此，比較明確的趨勢是向CAN FD過(guò)渡，CAN FD提供了64字節的數據吞吐量以及最高5Mbps的傳輸速率。由于車(chē)載以太網(wǎng)具有高帶寬、低延遲、低成本的特性，在新一代整車(chē)架構中將替代CAN總線(xiàn)成為優(yōu)選網(wǎng)絡(luò )架構。

如圖1所示，以車(chē)載以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò )，將核心域控制器（動(dòng)力總成、車(chē)身、娛樂(lè )、ADAS）連接在一起。各個(gè)域控制器在實(shí)現專(zhuān)用的控制功能的同時(shí)，還提供強大的網(wǎng)關(guān)功能。從圖 1可以發(fā)現，在各個(gè)域控制器的下方，各部件之間通訊通過(guò)CANFD來(lái)實(shí)現數據共享。

圖1  新一代智能汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )架構（圖片參考網(wǎng)絡(luò )圖片繪制）

CANFD以及車(chē)載以太網(wǎng)的引入，使得新一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)整車(chē)架構上發(fā)生了較為明顯的變動(dòng)。要實(shí)現從傳統汽車(chē)到智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的升級，從整車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)控制、實(shí)驗室、ECU單元的設計都將做出很大的改動(dòng)，其中涉及的CAN節點(diǎn)很多且復雜，如果全部升級為CANFD節點(diǎn)來(lái)實(shí)現ECU單元的設計、測試以及生產(chǎn)等，將會(huì )是一個(gè)比較漫長(cháng)的過(guò)程。

二、如何快速實(shí)現設備CANFD升級？

隨著(zhù)新一代智能汽車(chē)的發(fā)展，很多車(chē)廠(chǎng)都在考慮使用 CAN FD來(lái)替代CAN實(shí)現數據量傳輸的提速。目前各大車(chē)廠(chǎng)并未完全實(shí)現車(chē)載域控制，在生產(chǎn)線(xiàn)或實(shí)驗室存在CAN與CANFD并存的現象，例如，新一代智能汽車(chē)ADAS系統中毫米波雷達等設備需要采用CANFD提高通訊速率，保證安全駕駛。同時(shí)，ADAS也是目前智能汽車(chē)中最為重要的一環(huán)。如圖2所示，在現有的整車(chē)系統中以CAN網(wǎng)絡(luò )為主，在調試階段ADAS系統無(wú)法與動(dòng)力控制、車(chē)身控制通訊，所以打通CAN與CANFD之間的通訊極為重要。

圖2 CANFD通訊現狀

由于CANFD向下兼容CAN，而普通CAN節點(diǎn)無(wú)法正常解析CANFD報文。如圖3所示，CAN節點(diǎn)和CANFD節點(diǎn)的波特率明顯是不匹配的，CANFD最高5Mbps，進(jìn)而導致通訊故障，就會(huì )一直報錯，導致網(wǎng)絡(luò )通訊異常。

圖3 CAN與CANFD波形對比

那么如何保證CAN/CANFD節點(diǎn)正常通訊測試，快速地升級到CAN FD呢？

1. 網(wǎng)絡(luò )中所有CAN節點(diǎn)升級到CANFD

這種方式雖然能夠保證網(wǎng)絡(luò )中既可以存在CAN報文也可以存在CANFD報文，但是由于整體網(wǎng)絡(luò )全部更替為CANFD，對于前期車(chē)廠(chǎng)測試或生產(chǎn)部分單元來(lái)說(shuō)，成本較高且使用率低

2. CAN節點(diǎn)自動(dòng)忽略CANFD報文

這種方式是讓網(wǎng)絡(luò )中CAN 2.0節點(diǎn)不對CANFD報文進(jìn)行識別，能夠保證網(wǎng)絡(luò )中不存在錯誤幀，但是CAN節點(diǎn)與CANFD節點(diǎn)不能進(jìn)行通訊是存在的弊端，只能作為臨時(shí)方案適用。

3. 實(shí)現CAN與CANFD的轉化

對于CAN FD的升級，如果不是全部節點(diǎn)都進(jìn)行升級，大部分整車(chē)廠(chǎng)都會(huì )采用先將動(dòng)力域升級成CANFD，然后再進(jìn)行各個(gè)功能域的升級，所以，為了避免與CAN總線(xiàn)的沖突，需要首先將CAN網(wǎng)絡(luò )與CANFD節點(diǎn)的通訊打通，保證在生產(chǎn)線(xiàn)或實(shí)驗室能夠進(jìn)行通訊測試。這種情況，使用CANFD網(wǎng)橋作為轉換來(lái)完成是更好的方法。如圖4所示，工程師可以不用在意如何完成CAN與CAN FD報文之間的轉換，只需要進(jìn)行一些參數的配置選擇，既可以實(shí)現CAN/CANFD的相互轉換，也可以將工作重心放到產(chǎn)品功能的實(shí)現上，降低前期測試的成本，提高使用率。

圖4  CANFD網(wǎng)橋實(shí)現CAN與CANFD通訊

除此之外，對CANFD設備的測試、調試以及數據的讀取與存儲也是目前存在的痛點(diǎn)，面對諸如此類(lèi)現象,致遠電子針對常用的接口，例如：USB、串口、網(wǎng)口、WiFi、PCIe等，推出了如圖5所示一系列CANFD卡及記錄儀，助力工程師完成CANFD網(wǎng)絡(luò )和車(chē)載以太網(wǎng)的設計、驗證、調試、故障排查以及維護。

圖5  CANFD系列產(chǎn)品

三、CANFDBridge助力整車(chē)廠(chǎng)CANFD快速升級

CANFDBridge是廣州致遠電子有限公司開(kāi)發(fā)的高性能CAN/CANFD智能協(xié)議網(wǎng)橋。集成2路CAN/CANFD可切換接口，支持ISO標準CANFD與Bosch CANFD標準。每個(gè)接口具備獨立的2500VDC電氣隔離保護電路，支持設置波特率范圍50K~5Mbps；支持CAN轉CAN、CAN轉CANFD、CANFD轉CAN、CANFD轉CANFD等報文默認轉換處理，除此之外，具有如下特性：

1. 靈活的轉換組合還原數據

采用直轉、合并、拆分三種方式實(shí)現傳統CAN的8字節長(cháng)度和CANFD的64字節長(cháng)度的相互轉換，無(wú)損還原原有數據。

2. 支持64組ID過(guò)濾，有效過(guò)濾無(wú)需數據

每個(gè)CAN通道支持設置64組標準幀ID/標準幀組ID/擴展幀ID/擴展幀組ID的過(guò)濾配置，有效過(guò)濾無(wú)需數據，降低總線(xiàn)負載。

3. 支持CAN ID與數據轉換映射功能

CANFDBridge支持ID與數據的轉換映射，可以把輸入的報文進(jìn)行特定ID和數據的轉換輸出，實(shí)現相同設備的聯(lián)網(wǎng)接入。

4. 靈活設置波特率采樣點(diǎn)，內置終端電阻使能

CANFDBridge內置可配置的終端電阻，用戶(hù)通過(guò)軟件即可使能或者去除；自帶自定義波特率計算器，可以計算出匹配網(wǎng)絡(luò )的TESG1、TESG2、SJW、采樣點(diǎn)的波特率寄存器，提高設備的適應性。

5. 總線(xiàn)錯誤回傳功能，提高故障預警能力

CANFDBridge具備發(fā)送錯誤信息回傳功能，讓本側設備獲知另外一側的總線(xiàn)運行情況，提高故障預警能力。

6. 配置接口讀取總線(xiàn)錯誤狀態(tài)

通過(guò)CANFDBridge的配置接口，具備讀取通訊錯誤狀態(tài)的功能，可以方便的查找到故障的大概方向，以便于paicha 軟硬件問(wèn)題。

7. 支持ECU刷寫(xiě)和E2E安全算法，完美匹配AUTOSAR標準

ZCANPRO支持ECU刷新和E2E安全算法，提供UDS協(xié)議服務(wù)，添加刷寫(xiě)文件并應用執行器，可輕松完成ECU數據安全快速刷新。