上篇文章介紹道，在智能輔助駕駛的進(jìn)化之路上，傳統(tǒng)CAN協(xié)議因其成本低、抗干擾強(qiáng)的特性廣泛應(yīng)用于汽車電子系統(tǒng)。而面對高階輔助駕駛對數(shù)據(jù)量和實(shí)時性的更高要求，CAN XL——第三代CAN通信協(xié)議，因其更高的通訊效率以及和CAN FD的兼容性，能顯著提升毫米波雷達(dá)的通信能力。

CAN XL不僅有效解決了帶寬瓶頸、減少了總線數(shù)量，還在保證通信質(zhì)量的同時降低系統(tǒng)成本。本文將通過實(shí)際雷達(dá)通信架構(gòu)為例，深入解析CAN XL在三種5顆毫米波雷達(dá)（5R）配置方案的通信能力，并展示其如何成為高階輔助駕駛通信方案中的“黃金搭檔”。

5顆毫米波雷達(dá)（5R）方案的通訊架構(gòu)

由于市場對高階輔助駕駛系統(tǒng)的裝配率要求逐漸上升，越來越多的主機(jī)廠選擇全車搭載5顆毫米波雷達(dá)的方案——1顆前向雷達(dá)，4顆角雷達(dá)。我們根據(jù)性能要求假設(shè)了三種使用場景。以下篇幅分別對于這三種場景給出了當(dāng)前CAN FD通訊連接形式以及升級至CAN XL所帶來的優(yōu)勢。

CAN XL在Premium和High-End場景中

顯著提高信號質(zhì)量、減少總線數(shù)量

注：此圖是CAN節(jié)點(diǎn)的連接形式的示意圖

不代表真實(shí)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在整車中央大腦的算力越發(fā)豐富的情況下，集中式電子電氣架構(gòu)要求傳感器發(fā)送“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)給中央大腦做傳感器融合。當(dāng)前，Premium和High-End的5R配置一般會使用5條點(diǎn)對點(diǎn)（P2P：Point-to-Point）的CAN FD總線分別將5顆毫米波雷達(dá)和ADAS ECU連接。

在此我們做個理論計算：在Premium和High-End場景下的CAN的總線負(fù)載率。從下表的計算結(jié)果中看出 5 Mbps速率的CAN FD總線負(fù)載率達(dá)到50%以上甚至到87%，這在實(shí)際使用時通常是不可接受的。我們再來看一下使用CAN XL作為通信媒介的情況， CAN XL在速率和帶寬的優(yōu)勢使得我們可以僅使用2條總線連接5顆毫米波雷達(dá)（前雷達(dá)使用P2P和ADAS ECU相連，4顆角雷達(dá)使用線型總線和ADAS ECU相連）。在20 Mbps CAN XL網(wǎng)絡(luò)中，不僅總線負(fù)載顯著降低至40%左右的水平，并且前雷達(dá)可以有更強(qiáng)的傳輸能力，傳輸2000個點(diǎn)云的總線負(fù)載只有39%。

CAN XL的另一優(yōu)勢在于更低的成本。與CAN FD需要5個點(diǎn)對點(diǎn)（P2P）連接相比，CAN XL方案僅需1個線型（Linear）總線和1個點(diǎn)對點(diǎn)（P2P）的CAN總線。對于每個與ADAS ECU的連接，都需要外部組件（收發(fā)器、扼流圈、EMC元件、連接器、線纜等）。針對ADAS ECU，采用CAN XL方案時僅需2個總線接口，而CAN FD方案需要5個總線接口。CAN XL雷達(dá)方案所需外部元件數(shù)量僅為CAN FD方案的40%。這種較低的成本（更少的外部組件）抵消了支持20 Mbit/s速率的CAN SIC XL收發(fā)器的較高成本。相較于CAN FD方案，CAN XL雷達(dá)方案既能實(shí)現(xiàn)更高的性能，又能降低總體成本。

CAN XL在Mid-End場景中通過混合網(wǎng)絡(luò)

逐步提升信號質(zhì)量

注：此圖是CAN節(jié)點(diǎn)的連接形式的示意圖

不代表真實(shí)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

Mid-End的使用場景屬于經(jīng)濟(jì)型的配置方案，因?yàn)槔走_(dá)傳感器僅傳輸目標(biāo)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量不大，通常使用3條CAN FD總線：前雷達(dá)通過1條點(diǎn)對點(diǎn)（P2P）總線、4顆角雷達(dá)兩兩組合成2路線型總線（Linear）連接ADAS ECU。當(dāng)前市場普遍使用2 Mbps CAN FD，可以獲得相對不錯的總線負(fù)載率（見下表）。

讓我們嘗試使用混合網(wǎng)絡(luò)（Mixed-Network）將3條CAN總線整合為1條CAN總線，即在混合網(wǎng)絡(luò)總線中傳輸兩種速率和協(xié)議的CAN數(shù)據(jù)（CAN FD數(shù)據(jù)，CAN XL數(shù)據(jù)）。首先，當(dāng)前雷達(dá)和ADAS ECU更新為CAN XL接口，其他雷達(dá)維持CAN FD接口。在2 Mbps CAN FD + 8 Mbps CAN XL的配置下總線負(fù)載率為61%，這個結(jié)果是可以預(yù)見的，因?yàn)?條總線的數(shù)據(jù)被合并到1條總線上了。

讓我們繼續(xù)提高速率，使用5 Mbps CAN FD + 8 Mbps CAN XL的配置可以獲得不錯的總線負(fù)載率（34%）。當(dāng)角雷達(dá)也升級為CAN XL接口后，在8 Mbps純CAN XL的網(wǎng)絡(luò)下，數(shù)據(jù)量翻倍的情況下（前雷達(dá)傳輸64個目標(biāo)，角雷達(dá)傳輸44個目標(biāo)）的總線負(fù)載率仍然可維持在35%。

相較于采用1條點(diǎn)對點(diǎn)（P2P）連接加2條線型（Linear）的總線方案，使用1條總線型的解決方案可實(shí)現(xiàn)更低成本。正如之前的雷達(dá)架構(gòu)所驗(yàn)證的，CAN SIC收發(fā)器成本的增加，通過減少外部組件的使用得到了有效抵消。這種優(yōu)化使得雷達(dá)解決方案在實(shí)現(xiàn)更高性能的同時，整體成本進(jìn)一步降低。

總結(jié)

本文論證了在車載毫米波雷達(dá)的應(yīng)用中，更先進(jìn)的CAN XL通信協(xié)議給雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸帶來的好處。下圖展示了經(jīng)典CAN，CAN FD，CAN XL三種通訊協(xié)議在不同速率下的凈比特率的比較：明顯地，由于CAN XL協(xié)議的有效載荷可達(dá)到2048字節(jié)，相比經(jīng)典CAN和CAN FD，CAN XL的凈比特率有著明顯的優(yōu)勢，這也表明使用CAN XL通訊協(xié)議可以顯著改善CAN網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。相信隨著技術(shù)發(fā)展愈發(fā)成熟，CAN XL會成為智駕輔助系統(tǒng)的典型通信接口。