Контроллерная сеть с гибкой скоростью передачи данных (CAN FD) – это протокол передачи данных, который эволюционировал вместе с современной электроникой, что позволяет инженерам-конструкторам повысить надежность связи в промышленных системах управления и системах автоматизации.
В конце 1980-х годов был создан классический протокол CAN для увеличения функциональности автомобильной электроники. По сути, все, что связано с движением машин и механизмов, использует систему CAN. Однако со временем спрос на сложные электронные блоки управления (ЭБУ) и функции безопасности, такие как усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS), рос в геометрической прогрессии.
Чтобы удовлетворить растущие потребности, от классического CAN требовалось перейти к новому протоколу, который мог выдерживать интенсивный трафик данных, который неизбежно увеличивался.
С ростом скорости одновременной передачи и приема данных CAN FD стал отраслевым стандартом. Итак, какие изменения были внесены, чтобы помочь производителям и разработчикам поддерживать надежность передачи данных?
Длина кабеля
Инженеры знают о важности длины кабеля и о том, как она влияет на системы по всем направлениям, как это видно на примере недавнего неудачного запуска спутника в Испании – результата неправильной сборки кабелей. Это может вызвать падение напряжения, задержку сигналов и уменьшить ток, подаваемый на соединения, поскольку сопротивление пропорционально длине кабеля или проводника.
Для классической шины CAN наличие более длинных кабелей привело бы к уменьшению пропускной способности всей системы, что было ужасным компромиссом, с которым разработчикам пришлось работать. CAN FD фактически не зависит от длины кабеля. Независимо от количества используемого кабеля полоса пропускания останется постоянной, а в некоторых случаях может немного увеличиться.
Полоса пропускания
Классические сети CAN позволяли передавать только 8 байтов данных на узел, чего было бы достаточно в 1980-х годах. Однако современные электронные блоки управления (ЭБУ) добавляют поток данных, который не сможет быстро расшифровать логику в 8-битном соединении. Используя протокол CAN FD, система способна хранить 64 байта данных на кадр, что в восемь раз больше, чем может выдержать классический CAN.
Скорость передачи данных
Скорость передачи данных значительно увеличилась за счет реализации протокола CAN FD. В классической системе CAN, если одно соединение узла должно было получать два сигнала данных, протокол выбрал бы наиболее доминирующие биты для прохождения и проигнорировал бы другие.
Это вызовет задержку в системе и увеличит дифференциальное напряжение на общей шине. Благодаря соединениям с двумя скоростями передачи данных, система может выполнять многозадачность и передавать биты независимо от их доминирования.
Надежность
Надежность является ключевым фактором для систем автоматизации и промышленного управления, особенно до и во время этапов проектирования и тестирования. Одним из способов обеспечения надежности является использование циклического контроля избыточности (CRC), который является еще одним отличием CAN FD от классической CAN. CRC был обновлен в новом протоколе.
Этот 21-битный диагностический отчет может проверять данные и искать необнаруженные ошибки в системе. Исходный отчет позволял использовать только 15 битов с почти нулевым фиксированным битом для надежности связи, не обеспечивая избыточности в системе. С CAN FD сеть работает с четырьмя фиксированными битами, предназначенными для усиления линий связи.
Микросхемное решение CAN FD
CAN FD становится все более заметным в отрасли – даже за пределами систем управления и автоматизации, в связи с этим с недавних пор начали появляться микросхемные решения с интегрированными функциями CAN FD. Например, компания Microchip недавно представила свое первое семейство 8-битных микроконтроллеров для сетей CAN FD, PIC18Q84. Микроконтроллер Microchip нацелен на безопасное увеличение передачи данных в сложных проектах.
Этот микроконтроллер оснащен независимыми от ядра периферийными устройствами (CIP), которые позволяют системам передавать и получать данные через шину CAN FD. Комбинированный пакет может обрабатывать задачи без использования центрального процессора системы. Microchip заявляет, что новое устройство обеспечивает задержку, почти равную нулю, для уменьшения задержек в автомобильном интерфейсе или датчиках.
В прошлом инженерам приходилось избегать критических задержек сообщений, сохраняя при этом соответствующую длину проводов при создании классической сети CAN. Теперь CAN FD обеспечивает большую гибкость при проектировании электромобилей, ЭБУ, устройств робототехники и систем безопасного вождения. Хотя CAN FD должен соответствовать кривой спроса в сетях передачи данных с интенсивным трафиком на данный момент, постоянно растущий объем передачи данных может потребовать еще одного обновления протоколов CAN в ближайшем будущем.
© digitrode.ru