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增加CAN总线节点数量的几个方法

发布时间:2019-04-25 07:06 来源:未知 编辑:admin

  常规CAN收发器支持的节点数最多为110个,但实际使用时需要合理的布局组网, 选用合适的收发器、线缆、匹配好终端等才能保证网络中的各个节点之间可靠通信。

  影响总线节点数的因素有多种,本文我们从满足接收节点的差分电压幅值方面来讨论,只有满足了这个前提条件,我们才能考虑总线的其他因素如寄生电容、寄生电感对信号的影响。

  CAN接口负载即为CANH、CANL之间的有效电阻值大小,该电阻会影响发送节点输出的差分电压的幅值,组网后网络中各个节点的负载电阻 RL接近,如图 1我们测试了CTM1051M小体积CAN隔离模块在不同负载下的输出差分电压幅值。

  在负载电阻由45Ω不断增大到66Ω时,节点的输出差分电压也随着由1.84V增大到2.16V,两者近似线性关系。为了使发送节点的输出差分电压不至于过低,实际组网时负载电阻应在图 1测试的范围内波动。我们分析RL的组成有3个:终端电阻、总线节点的差分输入电阻、总线本身的有效电阻。

  终端电阻:总线两端均需要增加终端电阻,当总线距离长时,总线有效电阻大,损耗大,可以适当增加终端电阻值以减小总线Ω。

  差分输入电阻:ISO 11898中规定的收发器差分输入电阻范围为10kΩ~100kΩ之间,CTM1051M系列收发器的差分输入电阻为19kΩ~52kΩ,其典型值为30 kΩ,如果我们以最多节点组网,按典型值考虑,则整个总线Ω,与终端电阻并联时会显著增加节点的负载。

  总线有效电阻:使用较小截面积的双绞线,其有效电阻达到几十欧姆,长距离通信,总线对差分信号的影响会很大,如常用的RVS非屏蔽双绞线Ω/km不等。严重时会使接收点的电平达不到识别范围。

  差分电压除负载电阻的影响外,还会受到供电电压的影响,如图 2我们测试了CTM1051M模块在不同电压,不同负载下的差分电压幅值,可以看到电源电压升高0.5V,差分电压幅值会升高约0.3V。

  接收节点有一定的电平识别范围,CTM1051M的CAN接口典型参数如表 1所示。节点输入显性电平应大于0.9V。ISO 11898中,总线上的任意点的最小电平应大于1.2V,组网时我们应使差分电压大于此值。

  目前收发器的最大组网节点数为110个,组网时我们考虑以上的电阻参数,确保总线上的差分电压在合理的范围内即可。

  图3为CTM1051M推荐的组网拓扑,我们要考虑总线电阻,终端电阻,发送点,接收点电压参数。画出其等效电路如图4所示。

  根据等效电路,我们可以调整的参数有终端电阻RT、发送节点电压VOUT、总线中,各节点的RW、RIN难以准确确定,组网时以公式计算较为繁琐,简便的方法便是测量总线两端的节点电压。如网络的总线到节点n总线对信号的损耗会很大,当节点n接收的差分电压低于1.2V时,需要增大终端电阻。

  在使用浪涌抑制器的场合,比如在图 4的节点1和节点2之间增加SP00S12信号浪涌抑制器,其直流等效电阻为9.5Ω,可以将其等效为总线收到的电压过低时可通过减小总线处的终端电阻来弥补浪涌抑制器带来的损耗。

  收发器CAN接口输出的差分电平会随着供电电压的变化而变化,应确保供电电压在手册规定范围内。

  近两年,节能化、智能化和车联网化成为汽车行业发展趋势,推动着汽车电子市场的不断扩大。据美国知名咨询公司IHS预计,到2020年全球汽车电子市场规模将接近3000亿美元,市场空间巨大。而从产品层面来看,如果说过去10 年,汽车电子产品应用主要集中于动力系统、底盘、车身等方面进行,那么未来的情况则将大为不同。相关报告显示,未来10年,汽车电子将以座舱电子和高级驾驶辅助系统ADAS为核心,形成汽车产品的核心差异点。

  事实上,由于整车企业、零部件厂商以及跨界互联网公司在这一领域的提前布局,市面上搭载有液晶仪表、车载信息娱乐系统、车联网模块等座舱电子产品的车型越来越多,消费者对此已然不陌生。然而不可否认,汽车电子消费的持续升级要求座舱电子在此基础上能够“get”更多新技能,继续提升人机交互体验、车载信息娱乐体验以及网络信息安全等方面的能力。由此,座舱电子技术的未来趋势开始显现。

  在近期举办的上海车展中,全球汽车座舱电子技术主要供应商之一伟世通携多款座舱电子前沿产品亮相,展示其在这一领域的专业能力。而该公司全球市场与传播负责人Tim Yerdon在接受盖世汽车采访时,所重点分享的正是与之相关的趋势与策略。

  随着更多数字化内容被引入到座舱内,驾驶信息同样正在从机械和混合式仪表转变为可配置的全数字式显示。与此同时随着新车型与自动驾驶技术的发展,大型高清显示屏正在成为用户的主要界面。据预计,未来五年,可完全重新配置的驾驶信息预计将占到市场份额的80%。

  Tim Yerdon告诉记者,汽车制造商可通过数字式仪表为驾驶员提供具有空中升级功能的新菜单与信息,以免驾驶信息在车辆的生命周期中逐渐陈旧而被淘汰。此外,数字式仪表深度图像技术能够实现三维立体效果,让人有声临其境的体验。而全数字式显示屏的主要优势则在于能够处理复杂、多样和多变的信

  记者发现,伟世通此次展示了从入门到高端的一系列驾驶信息,其中的大型高清显示屏便具有三维立体、全数字式、混合数字/模拟式的特点。此外,其还展示了一款具有面部识别与监控摄像头的仪表盘以及包含双OLED和可根据不同视觉角度显示不同内容的双画面显示屏(例如驾驶员侧显示导航信息,乘客侧显示播放的视频)等多款产品。

  可以说,凭借在图形渲染、光学和显示领域的经验,以及精密的自动化与无尘室技术提供高品质的显示屏,伟世通一定程度上重构了车内用户体验。

  座舱电子主要包括全液晶仪表、车载信息娱乐系统、车联网模块、抬头显示HUD,支持语音识别、手势识别、主动安全报警、实时导航、在线信息娱乐、紧急救援等功能和服务,而随着更多新技能的加入,车载电子设备成本及复杂性也在不断地增加。针对此,相关开发商更倾向于寻求集成化的解决方案,包括各种功能的集成以及软硬件的集成。

  此次车展中,伟世通展示了业内首款汽车级智能座舱电子整合方案SmartCore™。据Tim Yerdon介绍,该方案通过在一个系统芯片(SoC)上运行多个独立操作系统的方式解决了车载电子设备成本与复杂性日益增加的问题,它能够集成车载信息娱乐解决方案、驾驶信息、多功能信息显示、抬头显示、高级驾驶辅助系统(ADAS)和车联网,为自动驾驶的实现奠定了基础。

  事实证明,集成化的座舱电子方案确实有市场需求。就在近日,中国第二大汽车制造商——东风汽车有限公司宣布选择伟世通公司为其今后国内乘用车项目提供SmartCore™座舱域控制器技术。而据了解,这是伟世通 SmartCore™第三笔新业务。此前,其已计划于2018年为欧洲汽车制造商推出首个基于SmartCore™的解决方案。而在今年年初,伟世通宣布了第二个 SmartCore™项目,客户也是一家欧洲汽车制造商。

  平台化设计能够有效降低成本,加快研发速度,并且相对非平台化的设计更容易控制产品的质量。据了解,目前国际上主流车企在进行电子化设计的时候都有自己的平台。毫无疑问,在座舱电子的设计过程中,同样需要这样的技术作支撑,而伟世通则率先做了尝试。

  此次上海车展中,伟世通重点展示了其最新推出的新一代智能车载信息娱乐平台Phoenix™。关于开发这一平台的初衷,Tim Yerdon表示:“在智能汽车娱乐系统中,我们想沿用苹果和安卓系统的模式,也即一个软件只需开发一次就可以在整个系列产品当中被使用,而不需要换一个手机或是车型就要再重新开发一次,这样复杂程度就降低了很多。”

  据了解,Phoenix™基于HTML5并且提供基于Java的应用程序接口(API),是业内第一款通过提供软件开发工具包和软件模拟功能来简化应用软件开发的智能车载信息娱乐系统。Phoenix™平台不仅可以激发第三方开发者的创造潜力,让他们能够轻松地创建应用,还提供内置网络安全功能,并支持安全的空中升级。

  以上不难看出,当下汽车座舱电子产品开始涌现,并基本上呈现数字化、集成化、平台化的特点。而需要注意的是,在发生这些转变的同时,仍有一个不容忽视的问题——网络安全。针对此,Tim Yerdon表示,伟世通针对网络信息安全的措施是分层级的,每一层级都有相应的安全措施来保护。

  具体产品来看,Phoenix™拥有全新的网络安全设计,符合SAE J3061物联网汽车网络安全构架标准。而SmartCore™ 则通过多核虚拟化与受控防火墙实现了完全可扩且安全的架构,这满足了各独立功能域的不同级别ASIL要求,即首先是供驾驶信息与智能车载信息娱乐解决方案,将来同时能够增加独立、安全的操作功能。

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