滿足安全／帶寬需求的車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

　　Versluij還指出，FlexRay在元器件級別的實(shí)現(xiàn)成本要超過CAN。“但在系統(tǒng)級，情況則不一樣?！?Mentor Graphics的系統(tǒng)工程事業(yè)部的總經(jīng)理Serg Leef認(rèn)為，“CAN在帶寬和可靠性方面具有很大的局限性。為對此進(jìn)行補(bǔ)償，工程師在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)只使用總帶寬的很少一部分，以便提高消息能及時(shí)到達(dá)的可能性，但這也降低了CAN的性價(jià)比?！?

　　NEC電子美國公司等IC制造商正在繼續(xù)更新其智能傳感器和高級控制器的汽車產(chǎn)品線，以支持所有的流行的車載網(wǎng)絡(luò)，如FlexRay、CAN、LIN、MOST、USB和以太網(wǎng)。德州儀器(TI)公司也提供支持FlexRay、CAN和LIN的芯片。

　　“我們?yōu)檫@些網(wǎng)絡(luò)提供集成在收發(fā)器內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)單元和內(nèi)核?！盩I公司模擬/混合信號(hào)部門的系統(tǒng)工程師Scott Monroe表示。他指出，雖然CAN在車內(nèi)的用量有很大增長，但需要將那些非緊急的CAN節(jié)點(diǎn)與安全關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)分開。

　　MCU也被大量用于FlexRay網(wǎng)絡(luò)。飛思卡爾半導(dǎo)體的S12XF MCU就是一個(gè)例子。這個(gè)MCU包含了集成式FlexRay技術(shù)。Adura Systems公司在模塊化電子可擴(kuò)展架構(gòu)(MESA)傳動(dòng)系統(tǒng)中選用了這款I(lǐng)C。MESA傳動(dòng)系統(tǒng)提供高達(dá)100英里的純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

　　汽車內(nèi)的MCU(經(jīng)常被用作電子控制單元(ECU))的數(shù)量越來越多，這不僅增加了成本，而且這些MCU提供的過多控制功能不斷增加了復(fù)雜性。今后的發(fā)展趨勢是采用模塊化的控制單元，每個(gè)模塊控制車載網(wǎng)絡(luò)中汽車功能的一個(gè)特定子集。設(shè)計(jì)師正在試圖將車內(nèi)典型的35至40個(gè)MCU(有的車型甚至有多達(dá)100個(gè)MCU)精簡到20至25個(gè)集成相同功能的單元。然而，對那些具有許多ECU的高級設(shè)計(jì)來說，CAN可能會(huì)達(dá)到其極限。

　　對汽車來說高等級的決斷和實(shí)時(shí)響應(yīng)需求非常關(guān)鍵。告警系統(tǒng)問題是在檢測往前開的汽車在直行或變更車道時(shí)是否在車道內(nèi)或車道外時(shí)發(fā)生的。汽車防撞告警系統(tǒng)必須能在高速條件下實(shí)時(shí)工作，并使用多個(gè)低成本傳感器測量復(fù)雜的三維場景。

種類繁多的CAN

　　市場上有許多版本的CAN協(xié)議。CAN在車上的使用最早可追溯到1994年。最流行的三種版本分別是容錯(cuò)CAN(FT-CAN)、高速CAN(HS CAN)和單線CAN(SW-CAN)。所有CAN都用于車門、天窗、儀表板、溫度控制等自動(dòng)車身控制功能。HS-CAN還用于傳動(dòng)系應(yīng)用，包括引擎、傳動(dòng)和變速箱以及防抱死剎車系統(tǒng)(ABS)。

　　另外一種CAN是時(shí)間觸發(fā)式CAN(TT-CAN)。然而，許多人對TT-CAN抱懷疑態(tài)度，主要原因是TT-CAN線纜長度很有限。帶寬在1Mbps時(shí)最大長度只有40米，因此只能局限于短距離應(yīng)用。

　　“當(dāng)你忽略CAN協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)而把它用于較長的線路長度時(shí)，那它就不是CAN了。”CAN協(xié)議最早開發(fā)人員之一、CC Group公司首席執(zhí)行官Wolfhard Lawrence表示。目前他專業(yè)從事汽車軟件、系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的測試工作。

　　CAN協(xié)議具有較大而且可變的抖動(dòng)。為了使TT-CAN更可預(yù)測和更加可靠，美國凱特靈大學(xué)的研究人員Juan R.Pimentel和Mentor Graphics公司的Jason Paskvan做了各種試驗(yàn)，以表征基于實(shí)際CAN的通信架構(gòu)中的抖動(dòng)特性。他們提出了一種更具確定性的FlexCAN，這是一種用于線傳控制應(yīng)用的拓?fù)?，不?huì)降低靈活性(圖4)。

圖4：FlexCAN是一種用于線傳控制應(yīng)用的拓?fù)?，不?huì)降低靈活性。

尋找最佳平衡點(diǎn)

　　Delphi公司的B．Perry Compton提出了一種串行通信協(xié)議，這種協(xié)能夠在CAN和FlexRay之間達(dá)到開銷、復(fù)雜性、吞吐量、成本和實(shí)時(shí)性能的最佳平衡。Compton將他的協(xié)議稱為“Goldilocks”,并指出，這不是單個(gè)協(xié)議，而是基于單個(gè)消息調(diào)度原理的協(xié)議集(圖5)。

圖5：Goldilocks控制器試圖在開銷、復(fù)雜性、吞吐量、成本和實(shí)時(shí)性能之間取得最佳“平衡點(diǎn)”。Goldilocks后向兼容CAN車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在性能和功能方面與FlexRay車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相比極具競爭力。(來源：Dephi Automotive公司)