CAN 收發器的聚合挑戰，飛思卡爾有妙招

　　每一種創新都有助于確保并且增強CAN的使用性能，提高效率或增加傳輸速率，如今這些創新相互組合，又需要解決各種全新的挑戰。

　　在汽車網絡領域，通信標準已經向前邁出了重大一步，電子設備延伸到各種汽車平臺。自從1980年控制器局域網（CAN）創建以來，它便在一直適應發展，解決了這個行業的帶寬、可靠性和低功耗等方面的各種挑戰。

　　各種市場都采用了CAN拓撲技術。CAN最初的開發目的是為了支持汽車市場，隨著獲得汽車5大領域（動力總成、底盤、安全、車身和車載信息娛樂系統）的大范圍認可，CAN如今已經應用于眾多其它領域（重型車輛——基于J1939的解決方案、農業機械——ISO 11783，又稱Isobus、航天系統——Arinc 825/6、移動設備、醫療和不斷發展壯大、采用CANopen EN50325-4和CANopen安全標準EN 50325-5的工廠自動化應用）。

　　到2015年將會達到20億個節點（80%的節點屬于汽車市場，其它屬于工業市場），CAN會成為最大規模工業網絡標準的組成部分，并在對成本和可靠性敏感的應用中受到越來越多的關注。

　　CAN市場細分，單位百萬（2015年）

　　CAN的優勢有多種：由基于全差分結構，可以用于系統間通信 ，降低了噪聲干擾；它還可以作為即插即用解決方案，提供靈活的帶寬。此外，由于通過行業規范的認可和兼容性一致性測試（電氣和EMC/ESD），大幅提高了物理層對外部干擾的抵抗能力和內部噪聲的抑制能力。CAN收發器的這些新的技術革命帶來了他的使用更加簡單、快速和強健。

　　這種標準化的進程有利于CAN總線技術在市場上的快速增長，降低了這種技術解決方案的整體成本。

　　如今，為了適應更快通信換速率的行業發展趨勢，以及降低網絡能耗的需求，由此推出了新的標準。

　　CAN PN（partial networking） （ISO11898-6）支持選擇性喚醒，在物理層內部可以存儲并檢查ECU喚醒。其次，另一個問題便是需要提高帶寬，CAN FD確保了在傳輸期間實現更快的波特率和更高的數據量。

　　提高網絡級的帶寬可以延遲向更高波特率網絡的過渡，并且成本更低（與FlexRay或者以太網相比），提供中間系統解決方案，滿足更高通信速率的需求。

　　這樣的演變需要物理層做出相應的調整以適應每一種市場的需求，而且需要將各種架構加以整合，以便維持強勁的性能。

　　CAN高速物理層和提高帶寬的挑戰

　　如今大部分汽車CAN使用速率為500 kb/s。只有少數應用的運行速率達到1 Mb/s，但它們會面臨嚴重的技術限制條件，例如網絡長度和節點數量，CAN FD允許提高CAN幀數據段的比特率，并且可以擴大傳輸數據字節的數量，同時數據幀起始段（ID，DLC）與現行的波特率保持一致大多數情況下為500 kb/s。這從整體上有助于提高CAN協議的效率，同時確保運行現有的CAN網絡拓撲技術（長度、存節點、終端概念）。

　　在最初發布時，CAN FD協議和技術規范聲稱其可以使用現有的CAN收發器，盡管運行速率可高達8 Mb/s。但是，深入分析ECU和主要的CAN收發器設備在最終應用環境（例如EMC）中應該滿足的要求、環境和技術規范，所得結論是：至少需要對CAN收發器實施一定的優化，最終大幅改變收發器的理念或設計，從而全面符合可變速率的技術規范。

　　關于EMC，輻射干擾或傳導干擾取決于信號完整性和CAN信號的波形。然而，CAN傳輸波特率（即500 kb/s）衍生出的基波和諧波在整個頻譜范圍內都是清晰可見的。

　　為了提高CAN FD波特率，部分比特數據通過更高波特率傳輸，這會導致諧波“移動”到更高頻率的頻譜范圍。

　　在這些頻率下，要求具有極低的干擾，如果沒有外部濾波組件或內在的設計改進，CAN FD收發器將難以滿足這些需求。以下波形展示介紹了500 kb/s和2 Mb/s速率時典型的CAN接口頻譜圖，未采用外部濾波器。數值根據IEC61967 ［8］標準測量獲得。在CAN FD2 Mb/s的速率下運行時產生的頻率“位移”清晰可見。

　　MC33901在速率為500 kps和2 Mbps時的CAN干擾對比

為了保持汽車市場的EMC等級要求，需要對 CAN驅動程序進行優化，CAN FD 的傳輸速率達到2MB/s是第一步，以后還會實現更高的傳輸速率。

本文選自電子發燒友網7月《汽車電子特刊》Change The World欄目，轉載請注明出處！

　　CAN可靠性

　　CAN物理層收發器的一個重大性能革命在于它實現了自身抵御系統噪聲的干擾，無論有無外部的保護器件。在定義CAN物理層時需要考慮多種規范的需求。

　　為了解決這些挑戰，在 （EME、EMI、ESD） 領域，利用先進的混合信號和電源技術SMARTMOS 8工藝，已經開發出一系列豐富多樣的創新，以便實現系統可靠性的提升，并且無需外部扼流圈保護便可達到標準。

　　抗干擾設計：

　　CAN網絡如同吸收電磁噪聲的天線，它通過類似電動機、電磁閥、繼電器這樣負載切換或者通過外部來源生成。在CAN通信期間，當施加電磁噪聲時，信號完整性不能被干擾。