一 新能源汽車通信網(wǎng)絡背景
隨著新能源汽車的快速發(fā)展，車輛的智能化、自動化程度不斷提高，這使得車內(nèi)電子控制單元（ECU）之間的通信變得愈發(fā)關(guān)鍵。通信網(wǎng)絡如同新能源汽車的“神經(jīng)系統(tǒng)” ，負責傳遞各種控制指令和數(shù)據(jù)信息，確保車輛各個系統(tǒng)的協(xié)同工作。
新能源汽車中，電池管理系統(tǒng)（BMS）需要與電機控制器（MCU）、整車控制器（VCU）等進行實時通信，以實現(xiàn)對電池狀態(tài)的精確監(jiān)控和對電機的高效控制，從而保障車輛的續(xù)航里程和動力性能。
二 CAN與CAN FD簡介
CAN即控制器區(qū)域網(wǎng)絡（Controller Area Network） ，是國際上應用廣泛的現(xiàn)場總線之一，最初由德國博世公司（Bosch）為汽車電子控制系統(tǒng)開發(fā)。從發(fā)布至今，CAN憑借其高可靠性、實時性和抗干擾能力強等特點，逐漸成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標準總線。在早期的汽車中，CAN總線主要用于連接一些基本的電子控制模塊，如發(fā)動機控制單元、變速器控制單元等，實現(xiàn)這些模塊之間的數(shù)據(jù)交互和協(xié)同工作。
CAN FD（CAN with Flexible Data - Rate）意為可變速率的CAN，是CAN總線的增強版本。它在2011年開始協(xié)議開發(fā)，2015年被納入ISO11898 - 1標準。CAN FD在保留CAN基本特性的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)幀格式進行了優(yōu)化和擴展。隨著汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，對車內(nèi)通信網(wǎng)絡的要求越來越高，CAN FD應運而生，以滿足高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車聯(lián)網(wǎng)（V2X）等新興應用對高速、大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)男枨蟆?/span>
三 CAN協(xié)議優(yōu)勢
1.實時性強 非破壞性仲裁技術(shù)：當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，優(yōu)先級高的節(jié)點優(yōu)先發(fā)送，確保高優(yōu)先級控制幀能夠及時傳輸，具有很強的實時性。
2.高可靠性、多主節(jié)點： CAN具備強大的錯誤檢測和恢復機制，包括CRC校驗、幀校驗、響應校驗等。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，一旦檢測到錯誤，節(jié)點會自動重發(fā)數(shù)據(jù)，保證通信的可靠性。網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都可以主動發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，具有很高的靈活性
CAN FD協(xié)議優(yōu)勢
1.大幀負載 單幀數(shù)據(jù)負載從CAN的8字節(jié)擴展到64字節(jié)，這意味著在傳遞相同數(shù)據(jù)量的情況下，CAN FD所需的幀數(shù)量大幅減少，從而降低了總線負載，提高了通信效率
2.更高數(shù)據(jù)速率 CAN FD的速率可變，仲裁比特率最高可達1Mbps（與CAN相同），數(shù)據(jù)比特率最高可達8Mbps ,與標準CAN完全兼容，在同一網(wǎng)絡中可以同時存在標準CAN節(jié)點和CAN FD節(jié)點
CAN協(xié)議不足
1.數(shù)據(jù)速率限制 最大數(shù)據(jù)速率被限制在1Mbps，在面對一些對數(shù)據(jù)傳輸速率要求極高的應用場景時，如高清攝像頭圖像數(shù)據(jù)傳輸、自動駕駛中的大量傳感器數(shù)據(jù)實時處理等，傳輸速率可能無法滿足需求，導致數(shù)據(jù)傳輸延遲，影響系統(tǒng)性能。
2.幀負載受限 每幀數(shù)據(jù)有效載荷最多只有8字節(jié)，當需要傳輸大數(shù)據(jù)量時，就需要頻繁地進行幀傳輸。在新能源汽車的多媒體系統(tǒng)中，若要傳輸一首高品質(zhì)的音樂文件，由于CAN幀負載受限，需要分割成大量的小幀進行傳輸，這不僅增加了傳輸時間，還可能導致數(shù)據(jù)傳輸過程中的丟包和錯誤。
CAN FD 協(xié)議不足
1.復雜性，需要更新硬件支持，傳輸速率越高，對物理層的要求也就越高。例如，為了實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，需要采用更高速的收發(fā)器、更優(yōu)質(zhì)的傳輸線纜以及更復雜的信號處理電路，這增加了硬件設(shè)計和實現(xiàn)的難度與成本
2.網(wǎng)絡負載管理復雜 在高數(shù)據(jù)速率下，總線負載管理和錯誤處理更為復雜。由于數(shù)據(jù)傳輸速度快，一旦出現(xiàn)錯誤，可能會導致大量數(shù)據(jù)丟失或錯誤，需要更復雜
四 應用場景
新能源汽車的底盤和動力系統(tǒng)中
工業(yè)自動化領(lǐng)域
高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）
人工智能
在制動系統(tǒng)中
車聯(lián)網(wǎng)（V2X）
電機控制器
高帶寬和高數(shù)據(jù)量的通信需求
五 選擇建議
在選擇CAN還是CAN FD時，需要綜合考慮具體的應用需求和系統(tǒng)約束
- 對于一些對成本敏感、數(shù)據(jù)傳輸要求不高的傳統(tǒng)汽車電子系統(tǒng)，CAN仍然是一個經(jīng)濟實用的選擇
- 對于新興的、對數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)量要求苛刻的智能汽車應用，CAN FD則更能滿足其發(fā)展需求
- 可以根據(jù)不同的功能模塊和通信需求，在同一車輛中同時采用CAN和CAN FD，構(gòu)建一個高效、靈活的通信網(wǎng)絡
六 CAN接口常見硬件問題
總線短路 ：CAN_H 和 CAN_L 兩條線之間出現(xiàn)不正常連接，導致信號失真或丟失?？赡苁蔷€路磨損、絕緣損壞等使線路相互接觸或外部物體擠壓、穿刺線路造成
終端電阻問題：CAN 總線兩端需安裝 120 歐姆終端電阻以保證信號完整性，電阻損壞、未安裝或安裝不當
連接器故障：連接器接觸不良、腐蝕或損壞，會致使信號傳輸不穩(wěn)定或中斷。長期使用后的磨損、振動導致的松動、潮濕環(huán)境引起的腐蝕等都是常見原因
接地問題：接地不良會引入電磁干擾，影響信號傳輸質(zhì)量，使數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤或丟失
電源問題：電源不穩(wěn)定、電壓不足或電壓波動過大，影響 CAN 總線設(shè)備的正常工作
CAN接口常見通信與協(xié)議問題
信號衰減：總線長度過長超出標準（通常 40 米），或線路質(zhì)量不佳、有過多分支，會使信號衰減，導致數(shù)據(jù)傳輸錯誤或不穩(wěn)定
數(shù)據(jù)沖突：總線上節(jié)點過多，多個節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)時易產(chǎn)生沖突，導致數(shù)據(jù)傳輸失敗或錯誤
通信波特率不同：不同節(jié)點使用不同的通信波特率，會導致無法通信或數(shù)據(jù)傳輸錯誤
協(xié)議錯誤：節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)不符合 CAN 協(xié)議規(guī)范，如幀格式錯誤、數(shù)據(jù)長度錯誤等，會使數(shù)據(jù)包被丟棄或錯誤解釋
CAN接口常見環(huán)境相關(guān)問題
電磁干擾：外部電磁場，如附近的電機、變壓器、無線電設(shè)備等產(chǎn)生的干擾，可能導致信號傳輸不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)錯誤或丟失
溫度影響：過高或過低的溫度會使電子元件性能下降、參數(shù)發(fā)生變化，導致設(shè)備工作不穩(wěn)定，影響 CAN 總線通信
濕度和振動：濕度過高可能導致設(shè)備腐蝕、短路；振動可能使連接器松動、線路斷裂，進而引發(fā)通信故障
共模電感 CMZ4532-501T 或 CMZ4532-501TA
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