專(zhuān)訪博世首席技術(shù)專(zhuān)家穆特·亞瑟：助力未來(lái)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)，CAN XL將大有可為

“未來(lái)，車(chē)載通信網(wǎng)絡(luò)的兩大主導(dǎo)力量將是CAN和以太網(wǎng)?！?a class="article-link" target="_blank" href="/manufacturer/1000043/">博世半導(dǎo)體集成電路與 IP 高級(jí)專(zhuān)家穆特·亞瑟日前在接受蓋世汽車(chē)的獨(dú)家專(zhuān)訪中說(shuō)道。

的確，在過(guò)去數(shù)十年車(chē)載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)中，CAN總線憑借實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、可靠和低成本等特點(diǎn)從LIN、MOST、FlexRay、K-line等競(jìng)爭(zhēng)者中脫穎而出，占據(jù)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的半壁江山。而在穆特博士的預(yù)測(cè)中，隨著CAN協(xié)議不斷進(jìn)行更新?lián)Q代和升級(jí)，未來(lái)CAN仍將在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中扮演重要力量。

填補(bǔ)CAN FD與以太網(wǎng)間的空白，CAN家族迎來(lái)第三代成員CAN XL

根據(jù)穆特博士的介紹，自1986年博世集團(tuán)開(kāi)發(fā)出面向汽車(chē)的CAN 通信協(xié)議后，CAN主要經(jīng)歷了三代演進(jìn)：從CAN CC到CAN FD再到最新的CAN XL。第一代CAN CC已運(yùn)行了30余年，至今仍在使用；第二代協(xié)議CAN FD于2012年發(fā)布，2015年完成ISO標(biāo)準(zhǔn)化，穆特博士透露，今天道路上的大多數(shù)車(chē)均搭載著CAN FD，一輛車(chē)中大約有30至200個(gè)CAN通信節(jié)點(diǎn)。

CAN協(xié)議的演進(jìn)；圖片來(lái)源：博世

既然如此，為何博世又要如此快地著手推出第三代協(xié)議CAN XL？對(duì)此，穆特博士解釋稱(chēng)，最初這一需求是由一家德國(guó)汽車(chē)制造商提出，但博世對(duì)CAN XL的研發(fā)和推動(dòng)并不僅僅因?yàn)閭€(gè)別企業(yè)的產(chǎn)品市場(chǎng)戰(zhàn)略，而在于近些年來(lái)汽車(chē)電子的迅猛發(fā)展和技術(shù)需求激增。

一方面，新一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)通常搭載ADAS輔助駕駛、自動(dòng)駕駛、車(chē)載娛樂(lè)和車(chē)身監(jiān)控等功能，促使車(chē)企需要在車(chē)內(nèi)部署眾多數(shù)量的ECU實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，而大量ECU的使用需要高速、高帶寬以及低延遲的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)通信，但傳統(tǒng)CAN總線難以滿(mǎn)足高速、高帶寬以及低延遲的需求。另一方面，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)新的功能需求以及車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變革，使得傳統(tǒng)的電子電氣架構(gòu)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求，也在逐步向域控架構(gòu)乃至中央集成式電子電氣架構(gòu)發(fā)展，這也需要更強(qiáng)大的CAN 通信協(xié)議，不僅需要高傳輸速率，最好還能在同一總線上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

當(dāng)前，常用車(chē)載總線既包括低速率總線，覆蓋了5MBit/s及以下的應(yīng)用（目前CAN FD的典型速率是2MBit/s，最高可升級(jí)至8Mbit/s），也包含高速率的總線，即車(chē)載以太網(wǎng)（100/1000BASE-T1）。但是，超過(guò)90%的汽車(chē)通信需要低于100Mbit/s的數(shù)據(jù)速率，若都用100Mbit/s網(wǎng)絡(luò)來(lái)滿(mǎn)足這些通信需求，無(wú)論在成本還是效率方面都是低效的。

CAN FD和100BASE-T1之間的比特率缺口；圖片來(lái)源：博世

因此，從目前的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)速率分布圖來(lái)看，在“綠皮車(chē)”（10Mbit/s）到“復(fù)興號(hào)”（100Mbit/s）之間有一個(gè)明顯的缺口，需要有相關(guān)技術(shù)能夠來(lái)填補(bǔ)，并在成本、性能和速率之間取得平衡，順應(yīng)新的應(yīng)用場(chǎng)景需求。在此背景下，CAN XL應(yīng)運(yùn)而生。

助力CAN與以太網(wǎng)“平分天下”，CAN XL底氣何在？

穆特博士之所以認(rèn)為未來(lái)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中CAN總線仍將與以太網(wǎng)同時(shí)發(fā)揮主導(dǎo)力量，CAN XL在其中扮演著非常重要的作用。穆特博士認(rèn)為，目前來(lái)看，CAN XL有幾大優(yōu)勢(shì)非常突出。

首先，CAN XL的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)非常清晰。其通信速率高達(dá)20 Mbit/s，有效負(fù)載大小增至2048字節(jié)，能提供更大的數(shù)據(jù)吞吐量；通過(guò)添加一個(gè)名為SDT的字段，能夠在同一總線上運(yùn)行多個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)，這一“兼容性”是其最明顯的優(yōu)勢(shì)之一，一方面，CAN XL是從CAN FD衍生，繼承了CAN FD的特性（如仲裁機(jī)制、錯(cuò)誤檢測(cè)等等），能很好的銜接以CAN為主的車(chē)內(nèi)通信，兼容多種收發(fā)器（CAN、FD、SIC、SIC XL）；另一方面，CAN XL對(duì)其協(xié)議做了很大的擴(kuò)展，允許在CAN XL上運(yùn)行TCP/IP，有望做到對(duì)以太網(wǎng)上層協(xié)議的良好兼容（特別是面向服務(wù)的通信方式）?？梢哉f(shuō)，早期的CAN XL的需求更多的是解決速率瓶頸，但隨著不斷的演進(jìn)升級(jí)，兼容性、“包容性”成了非常關(guān)鍵的要素。

CAN XL與CAN FD以及10BASE-T1S的有效載荷對(duì)比；圖片來(lái)源：博世

成本方面，CAN XL保持了非常強(qiáng)的性?xún)r(jià)比，在結(jié)合CAN和以太網(wǎng)功能的同時(shí)，保持了CAN的低價(jià)格。同時(shí)，CAN XL具有廣泛的可用性，可以在絕大多數(shù)下一代汽車(chē)中提供。上述顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)，使得CAN XL具有非常廣闊的應(yīng)用前景，尤其適用于3大類(lèi)應(yīng)用：需要更高帶寬的應(yīng)用、支持SOA（面向服務(wù)的架構(gòu)）的應(yīng)用以及安全應(yīng)用。

穆特博士還透露，在技術(shù)上趨向成熟的CAN XL，在標(biāo)準(zhǔn)化成型方面也取得了重大進(jìn)展。目前，ISO標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)開(kāi)始將CAN XL納入ISO標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-1（OSI第二層，CAN XL協(xié)議）和ISO 11898-2（OSI第一層，CAN XL收發(fā)器），博世也在積極參加這些ISO工作組的工作。CiA610-1（OSI第二層，CAN XL協(xié)議）和CiA610-3（OSI第一層，CAN XL收發(fā)器）的規(guī)范也已經(jīng)發(fā)布，此外，CAN XL還取得了AUTOSAR的支持，這一點(diǎn)對(duì)汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)非常重要。

CAN XL標(biāo)準(zhǔn)化成型工作；圖片來(lái)源：博世

提及汽車(chē)OEM，穆特在采訪中表示，博世在CAN XL的開(kāi)發(fā)方面與汽車(chē)制造商保持著緊密的合作?！袄?，博世最近幫助戴姆勒卡車(chē)實(shí)施了一項(xiàng)概念驗(yàn)證，即在車(chē)內(nèi)用CAN XL網(wǎng)絡(luò)取代FD網(wǎng)絡(luò)，目的是獲得關(guān)于CAN XL的魯棒性和潛力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。最后結(jié)果非常順利?！?/p>

不止戴姆勒卡車(chē)等汽車(chē)制造商在積極推進(jìn)CAN XL，一些頭部半導(dǎo)體廠商和工具供應(yīng)商也早在CAN XL上有所布局。英飛凌、恩智浦、意法半導(dǎo)體、瑞薩等知名廠商已推出基于CAN XL的MCU產(chǎn)品，目前大多處于SAMPLE階段；是德科技早在去年就推出了業(yè)界首款適用于CAN XL協(xié)議的示波器。作為業(yè)界知名的Tier 1廠商，博世不僅有功率器件、傳感器等半導(dǎo)體產(chǎn)品，也提供IP產(chǎn)品，針對(duì)CAN XL，博世推出的IP產(chǎn)品X_CAN也已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。

至于國(guó)內(nèi)的客戶(hù)，穆特博士說(shuō)道：“雖然國(guó)內(nèi)客戶(hù)的節(jié)奏比國(guó)外客戶(hù)稍微慢了一點(diǎn)，但我們接觸下來(lái)發(fā)現(xiàn)他們也都很感興趣。”隨著工具、軟件的不斷豐富以及頭部半導(dǎo)體廠商的積極參與，CAN XL的生態(tài)已日趨完善，接下來(lái)，CAN XL在汽車(chē)上的廣泛應(yīng)用也將變得更加順暢。

CAN XL未來(lái)大有可為，中國(guó)OEM或率先采用

隨著電子電氣技術(shù)和軟件定義汽車(chē)的發(fā)展，車(chē)上需要的ECU越來(lái)越多。例如，一款寶馬汽車(chē)上安裝了100多個(gè)ECU，其中30%的ECU有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口；車(chē)輛采用了7個(gè)不同的通信技術(shù)，使用了超過(guò)1公里長(zhǎng)的通信線纜來(lái)連接。這意味著新一代汽車(chē)對(duì)更高帶寬、更安全和更兼容的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求越來(lái)越強(qiáng)。在部分情況下，甚至需要將 CAN 和車(chē)載以太網(wǎng)結(jié)合起來(lái)一起使用。

但是對(duì)于許多傳統(tǒng)的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)用例來(lái)說(shuō)，CAN 仍然更具成本效益。行業(yè)分析人士表示，未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，車(chē)載以太網(wǎng)與CAN都將是相互依存的，這一點(diǎn)與穆特博士的觀點(diǎn)不謀而合。穆特認(rèn)為：“未來(lái)以太網(wǎng)將支持高比特率，主要用于信息主干網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)；而小于20 Mbit/s以下的中低速率場(chǎng)景將由CAN FD/FD Light和XL等來(lái)實(shí)現(xiàn)?！倍吒魉酒渎?，各有自己的用武之地。

具體到CAN XL，由于其既保留了前兩代CAN本身的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，又能對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行銜接和兼容，有很大的發(fā)展?jié)摿Αｋm然CAN XL目前尚未正式發(fā)布，但穆特博士非?？春闷湮磥?lái)的應(yīng)用前景：“鑒于西方主要的一些MCU制造商將在其產(chǎn)品中廣泛支持CAN XL，許多中國(guó)MCU制造商也將很快支持CAN XL，越來(lái)越多的收發(fā)器產(chǎn)品中也將采用CAN XL，CAN XL廣泛的可用性已經(jīng)得到保證?！?/p>

萬(wàn)事俱備，只欠東風(fēng)。穆特博士指出，目前CAN XL已經(jīng)準(zhǔn)備好在車(chē)上使用，只差最后一個(gè)步驟：大規(guī)模的量產(chǎn)上車(chē)。談及誰(shuí)會(huì)率先在車(chē)上使用CAN XL網(wǎng)絡(luò)時(shí)，穆特認(rèn)為，盡管CAN XL的需求最初是由一家德國(guó)汽車(chē)制造商提出，但中國(guó)OEM很可能成為第一個(gè)“吃螃蟹的人”，“因?yàn)橹袊?guó)汽車(chē)制造商雖然起步較晚，對(duì)最新的CAN XL網(wǎng)絡(luò)了解可能也不多，但不可否認(rèn)，中國(guó)OEM在新技術(shù)的采用上非常積極和迅速?！?/p>

那么，何時(shí)能在車(chē)上看到CAN XL的大規(guī)模應(yīng)用？穆特表示：“CAN XL在車(chē)上的具體應(yīng)用時(shí)間將取決于汽車(chē)制造商的速度?，F(xiàn)在是OEM決定將CAN XL設(shè)計(jì)到E/E架構(gòu)中的時(shí)候了?！蹦绿赝瑫r(shí)強(qiáng)調(diào)稱(chēng)，“博世正在與一些汽車(chē)制造商密切合作，討論潛在機(jī)會(huì)。”其中就包括中國(guó)的汽車(chē)制造商。據(jù)悉，博世已經(jīng)與一些中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)新勢(shì)力進(jìn)行了接洽，后者對(duì)CAN XL十分感興趣。

車(chē)載通信作為智能網(wǎng)聯(lián)功能的血液，對(duì)于智能駕駛的性能提升、智能座艙的服務(wù)多樣化等都非常重要。CAN XL的推出和采用，結(jié)合以太網(wǎng)等其他車(chē)載總線通信技術(shù)，將為智能網(wǎng)聯(lián)電動(dòng)汽車(chē)如火如荼的形態(tài)升級(jí)和業(yè)態(tài)演進(jìn)更添一把火。