典范轉(zhuǎn)移 EV全生態(tài)系商機(jī) - The CAN SIC Transceiver Is Ready To Go.

前言

電動車的趨勢來自三個(gè)主要原因：環(huán)境意識提高、電池技術(shù)進(jìn)步與市場需求。在IEA報(bào)告分析中得知，2023年全球有將近1400萬輛電動車被消費(fèi)者購買，報(bào)告中并預(yù)測全球已經(jīng)上路的電動車數(shù)量達(dá)到4000萬輛。在各國的政策推動下，預(yù)計(jì)到2035年其全球電動車的保有量將增長12倍。隨著電動車智能化需求提升，將使內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)產(chǎn)生改變，于下個(gè)新世代將走向軟件定義汽車（Software Defined Vehicle, SDV）架構(gòu)，這將需要更大的數(shù)據(jù)傳輸帶寬來滿足用戶的體驗(yàn)和處理更智能的無人駕駛技術(shù)升級。

CAN SIC Transceiver

以目前主流SoC方案商推估軟件定義汽車架構(gòu)最快量產(chǎn)可能在2026~2027年，此架構(gòu)的導(dǎo)入可使車內(nèi)ECU數(shù)量減少約30%。這也將轉(zhuǎn)向由車商自行開發(fā)軟件，目的是讓用戶自行下載更新。這不同于現(xiàn)在主流架構(gòu)，未來將可節(jié)省更換硬件所耗費(fèi)的時(shí)間與成本。同時(shí)也因在軟件定義汽車架構(gòu)導(dǎo)入下，新架構(gòu)的區(qū)域控制器需要大數(shù)據(jù)帶寬來處理更多的信息量。CAN總線收發(fā)器的升級與車載以太網(wǎng)的導(dǎo)入，將滿足更大數(shù)據(jù)帶寬的需求。例如，CAN FD（Flexible Data Rate）將升級為CAN SIC（Signal Improvement Capability），速度由5Mbps提升到8Mbps。而區(qū)域控制器后端到主核心控制電腦則導(dǎo)入車載以太網(wǎng)技術(shù)，其速度達(dá)到10Mbps ~ 1Gbps或更高。

新一代的軟件定義汽車架構(gòu)導(dǎo)入后，其控制器間的網(wǎng)絡(luò)連接方式將變得復(fù)雜，這種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)連接方式將導(dǎo)致通信總線上出現(xiàn)信號質(zhì)量下降及信號反射的問題，使得已廣泛使用的CAN FD物理層技術(shù)無法滿足應(yīng)用升級。AZKN9325P是內(nèi)建抑制振鈴技術(shù)的CAN SIC總線收發(fā)器，并且符合CiA 601-4以及ISO 11898-2:2024標(biāo)準(zhǔn)。通過自主開發(fā)的技術(shù)專利，可在高速傳輸下仍滿足車廠要求的電磁兼容規(guī)格。在以下兩種應(yīng)用場景中建議選擇CAN SIC應(yīng)對：首先，針對欲提升網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)為星型，或是菊花鏈加雙星型架構(gòu)（Hybrid Topology）應(yīng)用，通過抑制振鈴技術(shù)可應(yīng)對此復(fù)雜拓?fù)漕愋蛯?dǎo)致信號嚴(yán)重反射的問題。其次，欲在現(xiàn)有硬件架構(gòu)下提升更高的傳輸帶寬，如通信數(shù)據(jù)包速度由2Mbps提升到5Mbps或更高速的應(yīng)用。

AZKN9325P的原理是當(dāng)發(fā)射器（Transmitter）輸出由低阻抗?fàn)顟B(tài)（Dominant State）轉(zhuǎn)換成高阻抗（Recessive State）狀態(tài)時(shí)，通過芯片內(nèi)部電路適當(dāng)控制總線阻抗匹配的技術(shù)，檢測復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎驴赡茉斐傻男盘柗瓷洮F(xiàn)象并進(jìn)行抑制。通過TX-based方式實(shí)現(xiàn)信號優(yōu)化技術(shù)，將TXD信號上升沿到信號改善階段結(jié)束的時(shí)間控制在最大值530ns以內(nèi)。此外，以TX-based基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的CAN SIC，從車廠網(wǎng)絡(luò)節(jié)能角度來看是符合預(yù)期的架構(gòu)。其動作模式支持STB模式，可依據(jù)ECU功能定義在待機(jī)模式下，通過關(guān)閉收發(fā)器內(nèi)部高速接收器（Receiver）達(dá)到省電機(jī)制。在基本電性參數(shù)方面，通信線可承受最高電壓達(dá)±42V，并可支持1.8V SoC和FPGA直接連接信號。在ESD部分，ISO 7637、HBM與CDM等級均超過德國車廠的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，并且對外的通信總線符合IEC 62228-3標(biāo)準(zhǔn)定義的靜電防護(hù)等級達(dá)±8kV。還可提供一級供應(yīng)商在設(shè)計(jì)控制器電路時(shí)，根據(jù)不同車廠測試要求評估取消外部保護(hù)元件的可行性。

嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試評估

評估CAN SIC總線收發(fā)器是否符合汽車環(huán)境的使用，可參考收發(fā)器供應(yīng)商提供的ISO16845-2一致性測試和IEC 62228-3:2019 CAN總線收發(fā)器的電磁兼容測試報(bào)告。一致性測試計(jì)劃定義了檢測的類型與架設(shè)方式，用于檢測收發(fā)器元件是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以確保產(chǎn)品質(zhì)量的測試流程。其內(nèi)容包含靜態(tài)測試（Static Tests）與動態(tài)測試（Dynamic Tests）。而電磁兼容測試的目的是，通過測量與測試模擬并評估CAN總線收發(fā)器在通信情況下的電磁兼容性能。報(bào)告中須滿足最高速度和最高等級的要求，才能確保符合汽車在不同種類控制器與傳輸速度的應(yīng)用。在CAN SIC評估方面，負(fù)責(zé)提供測試規(guī)劃的公司針對帶有抑制振鈴技術(shù)的收發(fā)器，額外增加5Mbps檢測項(xiàng)目。此外，還特別針對抑制振鈴技術(shù)是否符合時(shí)序要求的單體元件測試（Single Device Test）規(guī)劃。此單體元件測試采用1%誤差范圍內(nèi)的電容和電阻，以及5%誤差范圍內(nèi)的電感參數(shù)搭配組成振鈴網(wǎng)絡(luò)，再通過CAN FD收發(fā)器進(jìn)行觀察來判斷結(jié)果。

圖一是CAN FD與CAN SIC分別在1Mbps與8Mbps傳輸環(huán)境下，通過TXD輸入原始信號并搭配CiA 601-4標(biāo)準(zhǔn)定義的振鈴網(wǎng)絡(luò)所呈現(xiàn)的抑制振鈴效果的對比。在總線由顯性狀態(tài)（Dominant State）轉(zhuǎn)換到隱性狀態(tài)（Recessive State）時(shí)，相較于無抑制振鈴技術(shù)的AZKN9125P，使用帶有抑制振鈴技術(shù)的AZKN9325P，其RXD信號并未產(chǎn)生錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)換行為，證明可保證通信的可靠性與穩(wěn)定性。

圖一、比對CAN FD與CAN SIC兩種收發(fā)器在1Mbps與8Mbps兩種傳輸環(huán)境下的抑制振鈴效果

結(jié)論

我們的使命是持續(xù)開發(fā)新一代CAN總線收發(fā)器技術(shù)，通過提升傳輸速度和支持更省電模式，協(xié)助電動車向更智能的應(yīng)用邁進(jìn)。AZKN9325P CAN SIC預(yù)期將在軟件定義汽車架構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，并逐步擴(kuò)展至工業(yè)自動化和現(xiàn)場硬件升級。面對智能化的未來，我們將從網(wǎng)絡(luò)角度出發(fā)，針對特定控制器實(shí)現(xiàn)節(jié)能，穩(wěn)步推出符合車廠需求的產(chǎn)品，并持續(xù)推動汽車行業(yè)的創(chuàng)新。

參考數(shù)據(jù)

◎ The International Energy Agency (IEA), https://www.iea.org/

◎ C&S group GmbH, https://www.cs-group.de/

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審核編輯 黃宇