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康謀分享 | 從CAN到CAN FD:ADTF在汽車網絡中的應用

更新時間:2024-06-18      點擊次數:939

引言

隨著汽車電子技術的發(fā)展,車輛上配備了越來越多的電子裝置,這些設備多采用點對點的方式通信,這也導致了車內存在龐大的線束。造成汽車制造和安裝的困難并進一步降低汽車的配置空間。因此,汽車總線逐步開始向網絡化方向發(fā)展。

在此背景下,CAN(Controller Area Network)總線應運而生,以其高可靠性和靈活性,成為汽車通信系統(tǒng)中重要的一部分承載著車輛控制、監(jiān)控和診斷等關鍵任務



一、技術演進:從CAN到CAN FD

隨著技術的持續(xù)發(fā)展,傳統(tǒng)的CAN總線在數據傳輸速率和帶寬上逐漸顯現(xiàn)出局限性。具體來說,傳統(tǒng)的CAN總線波特率最大為1Mbit/s,數據幀中有效數據域最大為8個字節(jié)。這種設計在早期滿足了車輛控制和監(jiān)控的需求,但隨著車載系統(tǒng)復雜度的提升,對更高數據傳輸速率和更大數據容量的需求日益迫切。因此,CAN FDCAN with Flexible Data-Rate)隨之推出。CAN FD在保持CAN優(yōu)良特性的基礎上,實現(xiàn)了技術上的重大突破:


1、可變數據位速率

CAN FD引入了數據段的波特率可變機制,理論上最高可達15Mbit/s,這一段的波特率可變,而其余部分仍使用原來的CAN速率,從而在保持兼容性的同時大幅提升了數據傳輸速率。


2、擴大的有效數據域

CAN FD將數據幀中有效數據域擴展到64個字節(jié),相比傳統(tǒng)CAN的8個字節(jié),顯著提高了單幀數據的傳輸量,使得通信更加靈活、快速、可靠。


3、 新的CRC算法

為了適應更大的數據域和提高錯誤檢測的準確性,CAN FD采用了新的CRC算法,并對填充位規(guī)則進行了優(yōu)化,以減少錯幀漏檢率。


4、新的幀結構

CAN FD在控制場中增加了EDL位、BRS位和ESI位,這些位用于區(qū)分CAN報文與CAN FD報文,并確定是否轉換為可變速率。同時,DLC編碼方式也由線性變?yōu)殡A梯式,以適應更大的數據長度。



二、ADTF:支持全面的CAN通信協(xié)議

ADTF(AUTOMOTIVE DATA & TIME-TRIGGERED FRAMEWORK)是一款汽車數據與時間觸發(fā)框架,可用于開發(fā)車輛駕駛輔助系統(tǒng)。提供系列功能和工具來支持車輛自動化和駕駛輔助系統(tǒng)的開發(fā)和測試。ADTF能用于快速原型設計、仿真、數據記錄和驗證(后處理)。

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在總線方面,ADTF具備多個工具箱以支持仿真與測試,比如ADTF Device ToolboxADTF Calibration Toolbox等。

ADTF Device Toolbox中提供ARXML數據庫文件總線解析支持汽車總線(CAN 、CANFD 、 Flexray 、 以太網)Vector®設備、信號處理和可視化等。

ADTF Calibration Toolbox支持通過多個過濾器與 ECU 進行 XCP 通信,以便通過 CAN 、 FlexRay 或以太網進行通信。

結合上述工具箱ADTF可以在應用在以下領域


1、汽車電子系統(tǒng)開發(fā)

ADTF廣泛應用于汽車電子控制單元(ECU)的開發(fā),包括發(fā)動機控制、底盤控制、車身電子等。


2、仿真和測試

在汽車電子系統(tǒng)的仿真和測試中,ADTF能夠模擬總線通信,進行系統(tǒng)級和組件級的測試。


3、數據記錄和分析

ADTF支持數據記錄功能,可以捕獲和存儲總線上的數據,便于后續(xù)分析和故障診斷。



三、應用實踐:ADTF的技術實現(xiàn)

ADTF的一個強項就是對總線數據的解析。比如對CAN FD采集的數據,基于DBC配置進行解析和可視化呈現(xiàn)。如圖12所示。

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圖1:CAN FD數據回放工程圖



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圖2: CAN FD數據解析效果展示


此外,ADTF支持AUTOSAR架構下ARXML CANFD數據的解析。如圖3和圖4所示的ARXML CANFD數據解析工程。


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圖3:ARMXL CANFD數據回放工程圖


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圖4:ARMXL CANFD數據解析效果展示



ADTF軟件以其強大的功能、高度的靈活性和專業(yè)的技術支持,成為汽車電子開發(fā)領域的重要工具。無論是在產品開發(fā)、系統(tǒng)集成還是測試驗證階段,ADTF都能提供有效的解決方案,加速汽車電子系統(tǒng)的開發(fā)進程。

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