奔馳CAN FD嵌入式控制器開發硬件設計及應用趨勢

CAN FD作為一種性能可靠、功能完善、成本合理的遠程網絡通信控制方式，集成CAN/CAN FD控制器的MCU、核心板、工控板及物聯網解決方案已經被廣泛應用到各個控制系統中，例如汽車電子、自動控制、智能大廈、電力系統、能源物流、智慧改裝等各個領域。

中國經濟已經進入“新常態”的發展階段，專業調研機構預計全球只有中國汽車市場仍將以7%左右的增速蟬聯全球汽車產銷第一的位置，作為車載網絡市場占有率最高的總線通信網絡，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口，作為高瞻遠矚的廠商，必然會做好準備，乘風破浪。

同時作為成千上萬的工業IOT控制的核心，嵌入式處理的獨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節、后視鏡控制、空調控制等功能，綜合統一管理各執行器，合理有效地分配系統資源。車身域控制器的功能眾多，包括實現燈光控制、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、遠光燈、位置燈、轉向燈、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、調節及加熱，PEPS包括了無鑰匙啟動、無鑰匙進入、迎賓功能、發動機防盜、整車電源控制與管理，座椅包括控制調節與通風、加熱，其他還包括OTA及遠程診斷、升級、刷寫等等。

除了傳統的汽車領域，CAN/CAN FD系列總線系統在非汽車應用中也是非常成功的，比如在數控機床、機器人、伺服電機等工業自動化領域都有廣泛的應用，每年全球安裝8億以上的CAN/CAN FD節點。CAN FD的推出，在繼承CAN總線優勢的基礎上，將為用戶帶來更快更好的應用體驗。

自動駕駛車輛無疑是未來汽車的發展趨勢，65%的人相信自動駕駛車輛在10—15年內出現，除此之外，我國司機習慣使用緊急剎車輔助系統、盲點檢測以及自動泊車系統等高級駕駛輔助系統。而這些系統中大量采用的雷達、超聲波等感應元器件，需要高速、可靠和穩定的車載網絡接入到系統中，而這也正是CAN FD的優勢所在。

所以，當大量的數據涌入襲來，我們應該如何獲取到我們想要的數據及控制，來滿足單一的嵌入式處理器與千變萬化的IOT產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用的方案提供不同的功耗，不同的可擴展性、不同的計算性能、不同安全性等來應對不同的用戶體驗。

為了滿足這些需求，速銳得憑借十二年來為工業、汽車、物聯網、車聯網市場提供CAN總線數據應用及解決方案的經驗，為客戶定制、設計、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，場景應用接口合理等前提選擇合適客戶的創新方案，而不讓硬件的選擇限制了最終設計中可能實現的創新。

MCU控制器系列，我們選擇一款基于ARM Cortex-M3內核32位高性能的微控制器，采用96MHz的主頻，內置高速儲存器，豐富的外設和增強型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總線進入到國內之初，CAN設備大多使用NXP的CAN收發器芯片，后來因為芯片荒，導致各個不同廠區的封閉，一度缺貨，價格飛漲，現在已經實現了國產替代，無論是使用進口NXP還是國產替代，我們依舊會選擇使用方便、簡單、抗干擾性好的CAN收發器，但是隨著CAN設備或者CAN終端的需求日益劇增，各個半導體廠家都虎視眈眈，比如德州儀器、飛思卡爾、微芯等等紛紛推出了自己的CAN收發器，并聲稱PIN對PIN兼容，性價比高。

這樣，我們在設計這些基礎的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，這個架構下，既能輕松開發，也能讓應用得到最快實現。開發過程中也發現，盡管芯片的引腳兼容，但是不同廠家的收發器和制造工藝存在較大的區別，他們的參數和性能還是不盡相同，有的車型就是得用進口NXP芯片才能兼容，國產應用和量產均還存在差異，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。