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憑借 CAN XL，博世彰顯了其在控制器局域網(wǎng) (CAN) 開發(fā)和實(shí)施領(lǐng)域的核心領(lǐng)導(dǎo)地位。CAN 最初由博世于 20 世紀(jì) 80 年代開發(fā)，現(xiàn)已成為車載通信的骨干，也是現(xiàn)代電子架構(gòu)的關(guān)鍵要素。自那時(shí)起，博世一直是 CAN 技術(shù)的主要推動(dòng)者，并持續(xù)引領(lǐng)著 CAN 技術(shù)向更高性能和更高靈活性方向發(fā)展。

CAN技術(shù)的演進(jìn)——由博世提供技術(shù)支持

CAN 的發(fā)展歷程分為兩條路徑：收發(fā)器性能和協(xié)議本身。1990 年，首批 CAN CC（經(jīng)典 CAN）設(shè)備問世。到 2016 年，CAN FD（靈活數(shù)據(jù)速率）協(xié)議發(fā)布，配合 CAN FD 收發(fā)器，支持高達(dá) 2 Mbit/s 的數(shù)據(jù)速率。三年后，新型信號(hào)增強(qiáng)能力 (SIC) 收發(fā)器實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 8 Mbit/s 的比特率，進(jìn)一步提升了數(shù)據(jù)吞吐量和可靠性。

圖 1：CAN 從 1990 年到 2025 年的發(fā)展歷程

2023年，CAN XL的問世標(biāo)志著CAN技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新里程碑，其開發(fā)旨在彌合CAN FD和100Base-T1以太網(wǎng)之間的性能差距。當(dāng)時(shí)，汽車OEM廠商主要依賴于2 Mbit/s的CAN FD和100 Mbit以太網(wǎng)。CAN XL通過提供一種經(jīng)濟(jì)高效的≤20 Mbit/s解決方案來補(bǔ)充這些技術(shù)，該方案保留了CAN的經(jīng)典優(yōu)勢(shì)，例如仲裁、魯棒性和長(zhǎng)短截線長(zhǎng)度，同時(shí)引入了增強(qiáng)的安全性和可靠性功能、更高的服務(wù)質(zhì)量以及對(duì)面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的支持。CAN XL可與所有收發(fā)器（CAN HS/FD/SIC）配合使用。使用最新的CAN SIC XL收發(fā)器，其傳輸速率可達(dá)20 Mbit/s。

這一發(fā)展歷程表明博世如何不斷推進(jìn) CAN 生態(tài)系統(tǒng)，將久經(jīng)考驗(yàn)的可靠性與下一代汽車架構(gòu)的現(xiàn)代帶寬要求相結(jié)合。

圖 2：CAN XL 的開發(fā)是為了彌合 CAN FD 和 100Base-T1 以太網(wǎng)之間的性能差距。

CAN XL是什么？

CAN XL 包含物理硬件和通信協(xié)議兩部分。

收發(fā)器是連接物理總線的硬件接口，它將控制器發(fā)出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn) CAN XL 消息的發(fā)送和接收。博世開發(fā)并供應(yīng)這些收發(fā)器，作為其硬件產(chǎn)品組合的一部分。最新的 NT156 收發(fā)器支持高達(dá) 20 Mbit/s 的比特率。

博世開發(fā)并授權(quán)用于 CAN XL 控制器的 IP 核，這些 IP 核集成到微控制器和 ASIC 中。XS_CAN 是博世最新的 CAN XL IP 模塊。它顯著縮小了 CAN XL 實(shí)現(xiàn)所需的尺寸，使其成為緊湊型設(shè)備或具有多個(gè) CAN 接口的大型 SoC 的理想選擇。它僅需 1-2 KB 的本地內(nèi)存，即可實(shí)現(xiàn)高效且經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)。CAN

XL 協(xié)議定義了通信方式，包括消息格式、錯(cuò)誤處理和仲裁機(jī)制。它確保 CAN XL 網(wǎng)絡(luò)中所有連接設(shè)備之間可靠的數(shù)據(jù)交換。該協(xié)議已在 ISO 11898-1:2024 中標(biāo)準(zhǔn)化。

CAN XL：關(guān)鍵成功因素和技術(shù)特點(diǎn)

CAN XL 通過在單一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中為三種類型的流量（CAN FD、CAN XL 和以太網(wǎng)）提供單一總線，從而實(shí)現(xiàn)成本效益最優(yōu)的電子電氣 (E/E) 架構(gòu)。其數(shù)據(jù)速率高達(dá) 20 Mbit/s，在速度、成本和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性之間實(shí)現(xiàn)了平衡。CAN XL 可與所有 CAN 收發(fā)器配合使用，包括 HS-CAN、CAN FD、SIC 和 SIC XL，從而簡(jiǎn)化了與現(xiàn)有系統(tǒng)的集成。

高達(dá) 2,048 字節(jié)的大有效載荷容量足以滿足幾乎所有應(yīng)用的需求，而以太網(wǎng)隧道技術(shù)則支持傳輸 TCP/IP 或 SOME/IP 等高層協(xié)議。這使得面向服務(wù)的通信能夠無縫集成到基于 CAN 的網(wǎng)絡(luò)之中。此外，CAN XL 支持增量升級(jí)，允許 CAN FD 和 CAN XL 節(jié)點(diǎn)在同一網(wǎng)絡(luò)（最高 8 Mbit/s）上共存。其出色的可擴(kuò)展性使其能夠適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)景，從對(duì)成本敏感的應(yīng)用到高性能應(yīng)用，均可勝任。

這些特性確保 CAN XL 保留了 CAN 的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，例如仲裁、魯棒性和對(duì)長(zhǎng)短截線的容忍度，同時(shí)將其應(yīng)用范圍擴(kuò)展到 SOA 和下一代數(shù)據(jù)服務(wù)。憑借在汽車微控制器中的廣泛應(yīng)用，CAN XL 有望成為未來車載通信系統(tǒng)的基石。

博世致力于技術(shù)、知識(shí)轉(zhuǎn)移和CAN XL的推廣——通過出版物、演講以及在汽車行業(yè)內(nèi)外開展合作。博世與CAN自動(dòng)化協(xié)會(huì)（CiA）攜手合作，該協(xié)會(huì)致力于推動(dòng)CAN XL標(biāo)準(zhǔn)的制定，從而為下一代CAN技術(shù)的建立和標(biāo)準(zhǔn)化做出貢獻(xiàn)?！?安德烈亞斯·柯尼希，產(chǎn)品管理知識(shí)產(chǎn)權(quán)總監(jiān)

應(yīng)用案例：汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)中的 CAN XL

現(xiàn)代雷達(dá)傳感器會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須在車輛的不同區(qū)域之間實(shí)時(shí)交換。精確的時(shí)間同步對(duì)于一致地解讀目標(biāo)數(shù)據(jù)至關(guān)重要。XS_CAN IP 集成了基于硬件的時(shí)間戳功能，分辨率高達(dá) 64 位/秒，從而實(shí)現(xiàn)了多個(gè)雷達(dá)節(jié)點(diǎn)之間的精確時(shí)間對(duì)齊。

與 10Base-T1S 等以太網(wǎng)解決方案相比，CAN XL 提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的替代方案。它支持多種收發(fā)器選項(xiàng)，例如 CAN、CAN SIC 和 CAN SIC XL，并具有可擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)配置。使用 CAN SIC 收發(fā)器時(shí)，CAN XL 的帶寬最高可達(dá) 8 Mbit/s，在相同的物理層成本下，其帶寬比 CAN FD 高出 84%。而使用新型 CAN SIC XL 收發(fā)器時(shí)，帶寬優(yōu)勢(shì)更加顯著：比 CAN FD 高出 340%。網(wǎng)絡(luò)仿真表明，CAN XL 能夠在 50 毫秒內(nèi)處理多達(dá) 4,000 個(gè)位置條目（每個(gè)條目 20 字節(jié)，總線負(fù)載為 77%）或 1,400 個(gè)雷達(dá)目標(biāo)（每個(gè)目標(biāo) 60 字節(jié)，總線負(fù)載為 83%）。

此外，CAN XL 支持以太網(wǎng)幀隧道技術(shù)，可用于基于 IP 的診斷 (DoIP)，兼具高帶寬、靈活性和成本效益。這使其成為面向未來的雷達(dá)汽車應(yīng)用解決方案。

圖 3：CAN FD 和 CAN XL 之間的帶寬差異

選擇 CAN XL 的 5 個(gè)理由

面向未來的電子電氣架構(gòu)：由于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 功能、自動(dòng)駕駛功能、互聯(lián)性和電氣化程度的提高，車載數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。CAN XL 提供必要的帶寬和靈活性——有效載荷大小可變，最高可達(dá) 2,048 字節(jié)——同時(shí)保留了 CAN 協(xié)議久經(jīng)考驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，例如穩(wěn)健性、可靠性和成本效益。

向后兼容性：CAN XL 與 CAN FD 兼容（并且部分與傳統(tǒng) CAN 兼容），使汽車 OEM 和供應(yīng)商能夠順利遷移，而無需進(jìn)行完整的系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)。

CAN XL專為汽車行業(yè)設(shè)計(jì)，并已完全集成到AUTOSAR生態(tài)系統(tǒng)中。它同時(shí)支持經(jīng)典平臺(tái)和自適應(yīng)平臺(tái)，確保了跨代車輛的長(zhǎng)期兼容性和簡(jiǎn)化的軟件集成。

成本效益：與同樣提供高帶寬的汽車以太網(wǎng)相比，CAN XL 通常是一種更經(jīng)濟(jì)的解決方案，尤其是在不需要以太網(wǎng)的復(fù)雜性和協(xié)議開銷的應(yīng)用中。

技術(shù)領(lǐng)先與可靠性：作為CAN協(xié)議的發(fā)明者和其持續(xù)發(fā)展背后的推動(dòng)力量，博世代表著長(zhǎng)期的專業(yè)技術(shù)、技術(shù)的延續(xù)性和可靠性。這種持續(xù)的承諾使博世成為車載通信領(lǐng)域值得信賴的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，確保每一代CAN技術(shù)的進(jìn)步都建立在成熟可靠的基礎(chǔ)之上，同時(shí)滿足未來的性能和安全要求。

塑造未來的出行方式

從首個(gè) CAN 原型到最新的 CAN XL，博世始終致力于提升車載通信標(biāo)準(zhǔn)。博世與眾多行業(yè)伙伴攜手，共同推動(dòng) CiA（CAN 自動(dòng)化）框架內(nèi) CANsec 標(biāo)準(zhǔn)（一種二層安全協(xié)議）的開發(fā)，這對(duì)于構(gòu)建安全的 SDV 架構(gòu)至關(guān)重要。博世對(duì)性能、互操作性和可靠性的長(zhǎng)期投入，不僅引領(lǐng)著 CAN 生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，也鞏固了其作為技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者和未來車輛架構(gòu)值得信賴的合作伙伴的地位。憑借 CAN XL，博世再次展現(xiàn)了如何將自身優(yōu)勢(shì)與前瞻性解決方案相結(jié)合，為下一代互聯(lián)出行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（來源：編譯自design-reuse）

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