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解碼大眾全新數(shù)字高爾夫8汽車(chē)CAN FD行駛功能電氣架構(gòu)

2023-08-07 10:52:13 劉國(guó)瓊

據(jù)在大眾原廠的伙伴介紹,全新數(shù)字高爾夫8將在11月上市銷(xiāo)售,目前高爾夫8在行駛功能電氣架構(gòu)上采用的CAN FD,在多媒體這一塊采用的以太網(wǎng),后續(xù)估計(jì)大部分類(lèi)似同樣MQBEvo平臺(tái)的車(chē)型均會(huì)復(fù)制升級(jí)過(guò)來(lái),那么,未來(lái)在MQBEvo平臺(tái)的車(chē)型將代表著大眾智能化、數(shù)字化、電氣化的一種新標(biāo)準(zhǔn)。他們內(nèi)部結(jié)構(gòu)和框架也做了很大的改動(dòng),數(shù)據(jù)和總線,是我們關(guān)注的要點(diǎn),雖然暫時(shí)不知道以后涉及的數(shù)據(jù)和控制到哪一步,至少,我們首先得獲取到大眾原廠的CAN FD數(shù)據(jù),再談數(shù)據(jù)應(yīng)用。

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CAN FD我們研究得還不深入,僅在已經(jīng)裝配的部分車(chē)型上做了深入研究,比如奔馳、理想汽車(chē)、小鵬、特斯拉、路特斯、奧迪、路特斯等。那么,大眾高爾夫8是沿用奧迪的那一套嗎?說(shuō)不清楚,因?yàn)檫€沒(méi)研究。但是CAN FD總線,并不是新物種,BOSCH在2011年就發(fā)布了這個(gè)新一代的通信技術(shù)。

 

在域控制器領(lǐng)域,已有不少車(chē)型涉及并采用CAN FD已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了功能就有座椅調(diào)節(jié)、后視鏡控制、空調(diào)控制等功能,綜合統(tǒng)一管理各執(zhí)行器,合理有效地分配系統(tǒng)資源。車(chē)身域控制器的功能眾多,包括實(shí)現(xiàn)燈光控制、雨刮控制、門(mén)窗控制、后視鏡折疊控制、PEPS、座椅控制等,其中燈光控制部分就包括了近光燈、遠(yuǎn)光燈、位置燈、轉(zhuǎn)向燈、剎車(chē)燈、日行燈。

車(chē)身雨刮部分包括了低速雨刮、高速雨刮、間隔控制和點(diǎn)刮,門(mén)窗控制部分包括了四門(mén)閉鎖、碰撞解鎖、自動(dòng)落鎖、車(chē)窗升降及百分比、車(chē)窗防夾及一鍵升窗,后視鏡包括了折展、調(diào)節(jié)及加熱,PEPS包括了無(wú)鑰匙啟動(dòng)、無(wú)鑰匙進(jìn)入、迎賓功能、發(fā)動(dòng)機(jī)防盜、整車(chē)電源控制與管理,座椅包括控制調(diào)節(jié)與通風(fēng)、加熱,其他還包括OTA及遠(yuǎn)程診斷、升級(jí)、刷寫(xiě)、駕駛模式設(shè)定等等。通過(guò)CAN FD報(bào)文數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可以看出:

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以太網(wǎng)相對(duì)來(lái)說(shuō)成本要高出很多,那么在智能座艙這邊的域控,采用以太網(wǎng)作為信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸以及娛樂(lè)系統(tǒng)應(yīng)用,比較合適。但受制于大多傳感器和控制單元、零部件均還是用的CAN或者CAN FD,那么勢(shì)必在大眾高爾夫8上,要獲取到原廠協(xié)議數(shù)據(jù),就很必要去做好基于汽車(chē)行駛電氣MCU可擴(kuò)展CAN/CAN FD的數(shù)據(jù)接口。

 

在設(shè)計(jì)CAN產(chǎn)品時(shí),MCU的CAN控制器資源是我們工程師們關(guān)注的第一要素,特別是像一些包括了CAN控制的MCU、核心板、工控板升級(jí)中需要增加CAN/CAN FD接口。但是原有的標(biāo)準(zhǔn)CAN2.0硬件方案中,會(huì)資源不夠的情況,另一些就是需要使用到多路CAN接口,而大部分MCU支持的CAN總線接口又不多,導(dǎo)致CAN接口數(shù)量又滿足不了。這就需要將MCU多余的通信接口擴(kuò)展為CAN接口,說(shuō)來(lái)是有點(diǎn)小麻煩,但是技術(shù)上也能曲線救國(guó)。

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速銳得最近嘗試用UART/SPI接口轉(zhuǎn)CAN隔離模塊,可以很方便的嵌入到具有UART/SPI接口的設(shè)備中,在不需要改變?cè)布Y(jié)構(gòu)的前提下獲得CAN_BUS通信接口。造成這個(gè)的主要原因是,早期的產(chǎn)品使用的是RS485或者RS232通信,現(xiàn)階段需要將產(chǎn)品升級(jí)到CAN/CAN FD通信,另外就是之前零部件受制于車(chē)企成本限制,部分主控MCU可能都用的不帶CAN的微處理器,其三就是汽車(chē)越來(lái)越發(fā)達(dá),多路CAN的場(chǎng)景需求滿足不了了。例如一些充電樁的控制器,CAN的路數(shù)要大于2路,市面上支持2路以上CAN的微處理器極少,或者價(jià)格不菲。

 

當(dāng)然,也有一些其他的思路,比如串口轉(zhuǎn)CAN、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)CAN、WIFI轉(zhuǎn)CAN、光纖轉(zhuǎn)CAN,成本不同而已。UART/SPI接口轉(zhuǎn)CAN主要有2種形式,一種是利用協(xié)議控制芯片實(shí)現(xiàn),另一種通過(guò)嵌入式轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)。真碰到這個(gè)情況,我們會(huì)推薦客戶(hù)采用第二種。這個(gè)具備三方面的優(yōu)勢(shì):

1、配置簡(jiǎn)單方便,配合上位機(jī)或者串口指令,幾個(gè)簡(jiǎn)單的串口數(shù)據(jù)就可以完成

2、數(shù)據(jù)緩存大,在高速或者數(shù)據(jù)吞吐量大時(shí)可以避免丟幀的現(xiàn)象

3、性能優(yōu)異,模塊自帶MCU完成協(xié)議轉(zhuǎn)換及緩存處理,減輕用戶(hù)MCU負(fù)擔(dān)

CANFDSM-100其實(shí)還是指的推薦的一款串口轉(zhuǎn)CAN的模塊,雖然不帶CAN或者CAN FD收發(fā)器,用自己增加隔離或者不隔離的收發(fā)器即可。

  

但是如果沒(méi)有以前的拖泥帶水的設(shè)計(jì),那么就直接采用帶CAN FD功能的MCU直接自己增加CAN收發(fā)器,設(shè)計(jì)大眾高爾夫8的CANFD產(chǎn)品即可。利用協(xié)議控制芯片實(shí)現(xiàn),就等同于重新開(kāi)發(fā),硬件架構(gòu)將改為如下圖示,也不需要做其他的轉(zhuǎn)換,目前采用的CAN收發(fā)器已經(jīng)足夠滿足5M的數(shù)據(jù)交互,因此,CAN收發(fā)器也不用變更。

如電路設(shè)計(jì)所示:

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高爾夫數(shù)據(jù)采用直接在原車(chē)CAN FD或者車(chē)身網(wǎng)關(guān)接入,大眾車(chē)型的網(wǎng)關(guān)位置有三個(gè),一個(gè)是主駕駛門(mén)內(nèi)置裝飾面板內(nèi),一個(gè)是方向盤(pán)下邊,方向機(jī)的CAN網(wǎng)絡(luò),另外一個(gè)是油門(mén)踏板上方的CAN網(wǎng)關(guān)位置。這三個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō),比較明顯,不用拆卸大量的裝飾面板。

 

數(shù)據(jù)可以通過(guò)2個(gè)渠道獲得,一是原廠的協(xié)議授權(quán),我估計(jì)這個(gè)不太現(xiàn)實(shí),畢竟人家是呵呵,二是通過(guò)網(wǎng)關(guān),自行解碼DBC報(bào)文中CAN ID。這個(gè)可能性有幾種,一是CAN FD中混著有標(biāo)準(zhǔn)CAN數(shù)據(jù),比如某零部件就是用的CAN,如果要采集這個(gè)零部件的數(shù)據(jù),依舊采用標(biāo)準(zhǔn)CAN,一種是CAN FD,那么解析CAN FD中的字節(jié),必然會(huì)涉及長(zhǎng)度、位移、算法,并且波特率還可能是變化的,不像標(biāo)準(zhǔn)CAN一樣,500K。那么,一款你覺(jué)得很普通的高爾夫,在這些數(shù)字技術(shù)面前,可能比做個(gè)寶馬奔馳要難很多了。

 

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換有透明轉(zhuǎn)換、透明帶標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)換、自定義協(xié)議轉(zhuǎn)換的三種情況,這也是為什么大眾高爾夫8能用全新數(shù)字汽車(chē)這個(gè)來(lái)定義自己,核心功能模塊傳輸效率達(dá)到100M/s,“數(shù)字化”是全新一代高爾夫的關(guān)鍵詞,新技術(shù)的應(yīng)用還真的不是體現(xiàn)在汽車(chē)售價(jià)價(jià)格上的高低問(wèn)題。以太網(wǎng)的部分,歸屬高爾夫的智能座艙,我們沒(méi)有深入研究,只是作為數(shù)據(jù)接口的端口。