驅動(dòng)汽車(chē)電子創(chuàng )新：RIGOL CAN-FD總線(xiàn)分析解決方案

在當今快速發(fā)展的汽車(chē)行業(yè)中，智能化、網(wǎng)聯(lián)化和自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起正在重塑汽車(chē)的電子架構。隨著(zhù)車(chē)輛功能的日益復雜，從高級駕駛輔助系統（ADAS）到車(chē)聯(lián)網(wǎng)（V2X）通信，再到整車(chē)級的軟件更新（OTA），汽車(chē)內部的數據傳輸需求呈指數級增長(cháng)。傳統 CAN 總線(xiàn)技術(shù)由德國博世公司于1986年推出，在面對當今復雜多變的汽車(chē)電子架構時(shí)，已逐漸顯露出其性能瓶頸。為了突破這一限制，滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)對高速數據傳輸和高可靠性通信的需求，2015年由ISO 11898-1標準定義，CAN-FD（CAN with Flexible Data-Rate）總線(xiàn)技術(shù)應運而生，為汽車(chē)電子通信帶來(lái)了更高的帶寬、更大的數據幀容量和更強的容錯能力。

根據市場(chǎng)研究機構的數據顯示，截至2024年，全球汽車(chē)電子系統中傳統 CAN 總線(xiàn)的市場(chǎng)占比已從2018年的90%以上下降至約60%，而 CAN-FD 總線(xiàn)的市場(chǎng)占比則從2018年的不足5%迅速增長(cháng)至2024年的約25%，根據行業(yè)調研，2025年新上市車(chē)型中CAN-FD滲透率將超過(guò)60%。隨著(zhù)新一代智能化汽車(chē)迅猛發(fā)展，CAN-FD逐漸成為新一代車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的核心協(xié)議，尤其在L3級以上自動(dòng)駕駛系統中，其高帶寬和低延遲優(yōu)勢愈發(fā)顯著(zhù)。這一趨勢表明，汽車(chē)行業(yè)對更高帶寬和更高效通信協(xié)議的需求正在快速增長(cháng)。

RIGOL 作為電子測試測量領(lǐng)域的佼佼者，憑借其先進(jìn)的示波器技術(shù)和專(zhuān)業(yè)的總線(xiàn)分析解決方案，為CAN-FD總線(xiàn)的開(kāi)發(fā)、測試和驗證提供了強有力的支持。

一、CAN-FD總線(xiàn)技術(shù)：突破傳統CAN總線(xiàn)的限制

在傳統的CAN總線(xiàn)架構下，一幀報文最多只能傳輸64位（8個(gè)字節）的數據，而在實(shí)際應用中，總線(xiàn)負載率已接近70%，已難以滿(mǎn)足現代汽車(chē)電子系統的需求。CAN-FD總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現三大突破：

●   雙速率模式：仲裁段保持1Mbps，數據段提速至8Mbps；

●   數據擴容：單幀最大支持64字節；

●   增強校驗：17/21位CRC算法+固定填充位。

CAN和CAN-FD總線(xiàn)的數據幀差異

CAN-FD總線(xiàn)具有多種優(yōu)異性能：

●   高速數據傳輸：CAN-FD總線(xiàn)支持靈活的數據傳輸速率，數據段可達8 Mbit/s，相比傳統CAN 總線(xiàn)的1 Mbit/s，數據傳輸速率大幅提升。

●   差分信號傳輸：采用差分信號傳輸方式，具有出色的抗噪性能，能夠在復雜的電磁環(huán)境中保持信號的穩定性和完整性。

●   非破壞性位仲裁機制：通過(guò)信息內的標識符ID決定信息發(fā)送的優(yōu)先順序，確保已發(fā)送數據的完整性和及時(shí)性。

●   無(wú)地址概念：繼承自CAN總線(xiàn)的CAN-FD總線(xiàn)上的節點(diǎn)沒(méi)有“地址”的概念，這使得在總線(xiàn)上增加節點(diǎn)時(shí)，不會(huì )對已有節點(diǎn)的軟硬件及應用層造成影響。

●   容錯處理功能：所有節點(diǎn)都可以檢測出錯誤，并在檢測到錯誤時(shí)立即通知總線(xiàn)上的其他節點(diǎn)。正在發(fā)送消息的節點(diǎn)如果檢測到錯誤，會(huì )立即停止當前的發(fā)送，并重復發(fā)送此消息，直到消息成功發(fā)送為止。

●   遠程數據請求：通過(guò)發(fā)送“遙控幀”請求其他單元發(fā)送數據，增強了總線(xiàn)的交互能力。

二、CAN-FD總線(xiàn)分析對示波器的需求

CAN-FD總線(xiàn)技術(shù)的復雜性和高性能要求對測試設備提出了更高的挑戰。示波器在CAN-FD總線(xiàn)的開(kāi)發(fā)、調試和驗證過(guò)程中扮演著(zhù)至關(guān)重要的角色。為了確保CAN-FD總線(xiàn)的可靠性和性能，示波器需要具備以下關(guān)鍵特性：

●   高采樣率：能夠清晰捕捉和顯示串行模擬信號，觀(guān)測其物理特性。

●   大存儲深度：記錄較長(cháng)時(shí)間的總線(xiàn)控制過(guò)程，滿(mǎn)足長(cháng)時(shí)間觀(guān)測的需求。

●   強大的觸發(fā)功能及高波形捕獲率：能夠捕獲錯誤并對應捕獲波形，發(fā)掘問(wèn)題根因。

三、RIGOL CAN-FD總線(xiàn)分析解決方案

RIGOL提供完善的CAN-FD的總線(xiàn)分析解決方案，通過(guò)高性能數字示波搭載協(xié)議分析功能，在實(shí)際設計場(chǎng)景中，能夠幫助工程師準確捕獲實(shí)際的CAN-FD總線(xiàn)波形，不僅可以清晰觀(guān)察到CAN-FD總線(xiàn)的物理信號，還可以通過(guò)協(xié)議解碼功能輕松地發(fā)現錯誤、調試硬件、加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度，為高速度、高質(zhì)量完成工程提供保障。

RIGOL MHO/DHO5000 系列數字示波器：高性能測試平臺

RIGOL MHO/DHO5000 系列數字示波器是RIGOL為滿(mǎn)足復雜電子系統測試需求而推出的高性能示波器。該系列示波器搭載RIGOL自研的半人馬座技術(shù)平臺，具備以下突出優(yōu)勢：

●   高分辨率與高帶寬：提供12bit高分辨率，4GSa/s實(shí)時(shí)采樣率以及最高 1 GHz 模擬帶寬，能夠更真實(shí)地捕捉并還原信號。

●   大存儲深度：最大500 Mpts存儲深度，即使在高采樣率下也能采集更長(cháng)時(shí)間的波形。

●   快速錄制模式：實(shí)現最高1,000,000 wfms/s 波形捕獲率，更容易捕獲偶發(fā)的信號瑕疵。

●   強大的串行總線(xiàn)分析功能：支持多種主流串行總線(xiàn)，包括 RS232/UART、I2C、SPI、LIN、CAN、CAN-FD、FlexRay、I2S、MIL-STD-1553等。

協(xié)議解碼與分析：精準定位問(wèn)題

RIGOL MHO/DHO5000 系列示波器的串行總線(xiàn)分析功能為CAN-FD總線(xiàn)的開(kāi)發(fā)和測試提供了強大的支持，能夠滿(mǎn)足CAN-FD總線(xiàn)物理信號的測試需求，并且能夠提供簡(jiǎn)便的解碼設置操作界面，支持：

●   靈活的屏幕多窗口分屏顯示：同步顯示解碼結果與列表結果，方便觀(guān)測總線(xiàn)數據信息。

●   多路總線(xiàn)分析功能：滿(mǎn)足同時(shí)分析多路CAN節點(diǎn)的需要。

讓工程師可以輕松地對CAN-FD總線(xiàn)信號進(jìn)行解碼和分析。實(shí)時(shí)觀(guān)測總線(xiàn)上的數據幀結構、傳輸速率、信號質(zhì)量等關(guān)鍵信息，幫助工程師快速定位和解決問(wèn)題。

四、總結

隨著(zhù)汽車(chē)電子系統的不斷發(fā)展，CAN-FD總線(xiàn)技術(shù)憑借其高速數據傳輸能力和強大的容錯處理功能，已成為現代汽車(chē)電子通信的關(guān)鍵技術(shù)。RIGOL MHO/DHO5000系列數字示波器以其卓越的性能和強大的總線(xiàn)分析功能，為CAN-FD總線(xiàn)的開(kāi)發(fā)、測試和驗證提供了全面的解決方案。通過(guò)RIGOL的先進(jìn)測試工具，工程師能夠更加高效地進(jìn)行協(xié)議解碼、信號分析和問(wèn)題診斷，從而推動(dòng)汽車(chē)電子技術(shù)的創(chuàng )新和發(fā)展。