芯耀
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在當今快速發(fā)展的汽車行業(yè)中，智能化、網(wǎng)聯(lián)化和自動駕駛技術的興起正在重塑汽車的電子架構(gòu)。隨著車輛功能的日益復雜，從高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）到車聯(lián)網(wǎng)（V2X）通信，再到整車級的軟件更新（OTA），汽車內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸需求呈指數(shù)級增長。傳統(tǒng) CAN 總線技術由德國博世公司于1986年推出，在面對當今復雜多變的汽車電子架構(gòu)時，已逐漸顯露出其性能瓶頸。為了突破這一限制，滿足汽車行業(yè)對高速數(shù)據(jù)傳輸和高可靠性通信的需求，2015年由ISO 11898-1標準定義，CAN-FD（CAN with Flexible Data-Rate）總線技術應運而生，為汽車電子通信帶來了更高的帶寬、更大的數(shù)據(jù)幀容量和更強的容錯能力。
根據(jù)市場研究機構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，截至2024年，全球汽車電子系統(tǒng)中傳統(tǒng) CAN 總線的市場占比已從2018年的90%以上下降至約60%，而 CAN-FD 總線的市場占比則從2018年的不足5%迅速增長至2024年的約25%，根據(jù)行業(yè)調(diào)研，2025年新上市車型中CAN-FD滲透率將超過60%。隨著新一代智能化汽車迅猛發(fā)展，CAN-FD逐漸成為新一代車載網(wǎng)絡的核心協(xié)議，尤其在L3級以上自動駕駛系統(tǒng)中，其高帶寬和低延遲優(yōu)勢愈發(fā)顯著。這一趨勢表明，汽車行業(yè)對更高帶寬和更高效通信協(xié)議的需求正在快速增長。
RIGOL 作為電子測試測量領域的佼佼者，憑借其先進的示波器技術和專業(yè)的總線分析解決方案，為CAN-FD總線的開發(fā)、測試和驗證提供了強有力的支持。
一、CAN-FD總線技術：突破傳統(tǒng)CAN總線的限制
在傳統(tǒng)的CAN總線架構(gòu)下，一幀報文最多只能傳輸64位（8個字節(jié)）的數(shù)據(jù)，而在實際應用中，總線負載率已接近70%，已難以滿足現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)的需求。CAN-FD總線技術實現(xiàn)三大突破：
- 雙速率模式：仲裁段保持1Mbps，數(shù)據(jù)段提速至8Mbps；
- 數(shù)據(jù)擴容：單幀最大支持64字節(jié)；
- 增強校驗：17/21位CRC算法+固定填充位。
CAN和CAN-FD總線的數(shù)據(jù)幀差異
CAN-FD總線具有多種優(yōu)異性能：
- 高速數(shù)據(jù)傳輸：CAN-FD總線支持靈活的數(shù)據(jù)傳輸速率，數(shù)據(jù)段可達8 Mbit/s，相比傳統(tǒng)CAN 總線的1 Mbit/s，數(shù)據(jù)傳輸速率大幅提升。
- 差分信號傳輸：采用差分信號傳輸方式，具有出色的抗噪性能，能夠在復雜的電磁環(huán)境中保持信號的穩(wěn)定性和完整性。
- 非破壞性位仲裁機制：通過信息內(nèi)的標識符ID決定信息發(fā)送的優(yōu)先順序，確保已發(fā)送數(shù)據(jù)的完整性和及時性。
- 無地址概念：繼承自CAN總線的CAN-FD總線上的節(jié)點沒有“地址”的概念，這使得在總線上增加節(jié)點時，不會對已有節(jié)點的軟硬件及應用層造成影響。
- 容錯處理功能：所有節(jié)點都可以檢測出錯誤，并在檢測到錯誤時立即通知總線上的其他節(jié)點。正在發(fā)送消息的節(jié)點如果檢測到錯誤，會立即停止當前的發(fā)送，并重復發(fā)送此消息，直到消息成功發(fā)送為止。
- 遠程數(shù)據(jù)請求：通過發(fā)送“遙控幀”請求其他單元發(fā)送數(shù)據(jù)，增強了總線的交互能力。
二、CAN-FD總線分析對示波器的需求
CAN-FD總線技術的復雜性和高性能要求對測試設備提出了更高的挑戰(zhàn)。示波器在CAN-FD總線的開發(fā)、調(diào)試和驗證過程中扮演著至關重要的角色。為了確保CAN-FD總線的可靠性和性能，示波器需要具備以下關鍵特性：
- 高采樣率：能夠清晰捕捉和顯示串行模擬信號，觀測其物理特性。
- 大存儲深度：記錄較長時間的總線控制過程，滿足長時間觀測的需求。
- 強大的觸發(fā)功能及高波形捕獲率：能夠捕獲錯誤并對應捕獲波形，發(fā)掘問題根因。
三、RIGOL CAN-FD總線分析解決方案
RIGOL提供完善的CAN-FD的總線分析解決方案，通過高性能數(shù)字示波搭載協(xié)議分析功能，在實際設計場景中，能夠幫助工程師準確捕獲實際的CAN-FD總線波形，不僅可以清晰觀察到CAN-FD總線的物理信號，還可以通過協(xié)議解碼功能輕松地發(fā)現(xiàn)錯誤、調(diào)試硬件、加快開發(fā)進度，為高速度、高質(zhì)量完成工程提供保障。
RIGOL MHO/DHO5000 系列數(shù)字示波器：高性能測試平臺
RIGOL MHO/DHO5000 系列數(shù)字示波器是RIGOL為滿足復雜電子系統(tǒng)測試需求而推出的高性能示波器。該系列示波器搭載RIGOL自研的半人馬座技術平臺，具備以下突出優(yōu)勢：
- 高分辨率與高帶寬：提供12bit高分辨率，4GSa/s實時采樣率以及最高 1 GHz 模擬帶寬，能夠更真實地捕捉并還原信號。
- 大存儲深度：最大500 Mpts存儲深度，即使在高采樣率下也能采集更長時間的波形。
- 快速錄制模式：實現(xiàn)最高1,000,000 wfms/s 波形捕獲率，更容易捕獲偶發(fā)的信號瑕疵。
- 強大的串行總線分析功能：支持多種主流串行總線，包括 RS232/UART、I2C、SPI、LIN、CAN、CAN-FD、FlexRay、I2S、MIL-STD-1553等。
協(xié)議解碼與分析：精準定位問題
RIGOL MHO/DHO5000 系列示波器的串行總線分析功能為CAN-FD總線的開發(fā)和測試提供了強大的支持，能夠滿足CAN-FD總線物理信號的測試需求，并且能夠提供簡便的解碼設置操作界面，支持：
- 靈活的屏幕多窗口分屏顯示：同步顯示解碼結(jié)果與列表結(jié)果，方便觀測總線數(shù)據(jù)信息。
- 多路總線分析功能：滿足同時分析多路CAN節(jié)點的需要。
讓工程師可以輕松地對CAN-FD總線信號進行解碼和分析。實時觀測總線上的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)、傳輸速率、信號質(zhì)量等關鍵信息，幫助工程師快速定位和解決問題。
四、總結(jié)
隨著汽車電子系統(tǒng)的不斷發(fā)展，CAN-FD總線技術憑借其高速數(shù)據(jù)傳輸能力和強大的容錯處理功能，已成為現(xiàn)代汽車電子通信的關鍵技術。RIGOL MHO/DHO5000系列數(shù)字示波器以其卓越的性能和強大的總線分析功能，為CAN-FD總線的開發(fā)、測試和驗證提供了全面的解決方案。通過RIGOL的先進測試工具，工程師能夠更加高效地進行協(xié)議解碼、信號分析和問題診斷，從而推動汽車電子技術的創(chuàng)新和發(fā)展。
