Classici protocolli CAN vs CAN FD: le differenze che contano per i progettisti

un giorno fa p Antonio Anzaldua Jr. Controller Area Network with Flexible Data Rate (CAN FD) è un protocollo di comunicazione dati che si è evoluto insieme all'elettronica moderna, consentendo ai progettisti di migliorare l'affidabilità della comunicazione nei sistemi di controllo industriale e di automazione. Alla fine degli anni '80, il protocollo CAN classico è stato istituito per aumentare la funzionalità del veicolo.
In sostanza, tutto ciò che coinvolge il movimento dei macchinari utilizza un sistema CAN. Tuttavia, con il passare del tempo, la richiesta di sofisticate unità di controllo elettronico (ECU) e caratteristiche di sicurezza come i sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) è aumentata in modo esponenziale. Per soddisfare le crescenti richieste, Classical CAN doveva passare a un nuovo protocollo in grado di resistere al pesante traffico di dati che inevitabilmente si stava avvicinando.
Con la crescente velocità di trasferimento e ricezione simultanea dei dati, CAN FD è emerso come protocollo standard del settore. Quindi quali modifiche sono state apportate per aiutare produttori e progettisti a mantenere l'affidabilità della comunicazione dei dati? Gli ingegneri conoscono l'importanza della lunghezza del cavo e il modo in cui influisce sui sistemi su tutta la linea, come si è visto in un lancio di un satellite recentemente fallito in Spagna, il risultato di cavi assemblati in modo errato. Può causare cadute di tensione, ritardare i segnali e diminuire la quantità di corrente erogata ai collegamenti poiché la resistenza è proporzionale alla lunghezza del cavo o del conduttore.
Per il CAN classico, avere cavi più lunghi creerebbe meno larghezza di banda in tutto il sistema, un terribile compromesso che i progettisti dovevano aggirare. CAN FD in realtà non è influenzato dalla lunghezza del cavo. Indipendentemente dalla quantità di cavo utilizzato, la larghezza di banda rimarrà costante e in alcuni casi potrebbe aumentare leggermente.
Le reti CAN classiche consentirebbero il trasferimento di soli 8 byte di dati per nodo, il che sarebbe stato sufficiente negli anni '80. Tuttavia, le moderne unità di controllo elettronico (ECU) aggiungono un afflusso di dati che non sarebbero in grado di decifrare rapidamente la logica in una connessione a 8 bit. Utilizzando il protocollo CAN FD, il sistema è in grado di contenere 64 byte di dati per frame, ovvero otto volte di più di quanto il CAN classico possa sopportare.
La velocità di trasferimento dei dati è notevolmente aumentata grazie all'implementazione del protocollo CAN FD. In un sistema CAN classico, se una connessione di nodo dovesse ricevere due segnali di dati, il protocollo sceglierebbe i bit più dominanti da attraversare e ignorerebbe gli altri. Ciò causerebbe un ritardo nel sistema e aumenterebbe la tensione differenziale sul bus condiviso.
Grazie alle sue connessioni a doppia velocità di trasmissione, il design è in grado di eseguire il multitasking e trasferire i bit indipendentemente dalla sua posizione dominante. L'affidabilità è un fattore chiave per i sistemi di automazione e controllo industriale, soprattutto prima e durante le fasi di progettazione di test e misura. Un modo per garantire l'affidabilità è utilizzare un controllo di ridondanza ciclico (CRC), che è un altro elemento di differenziazione tra CAN FD e CAN classico.
Il CRC è stato aggiornato nel nuovo protocollo. Questo rapporto diagnostico a 21 bit è in grado di controllare i dati, cercando errori non rilevati all'interno del sistema. Il rapporto originale consentiva solo 15 bit con quasi zero bit fissi per l'affidabilità della comunicazione, non fornendo ridondanza verso il sistema.
Con CAN FD, la rete funziona con quattro bit fissi designati per rafforzare le linee di comunicazione. CAN FD sta diventando sempre più importante nel settore, anche al di là dei sistemi di controllo e automazione. Di recente, Microchip ha introdotto la sua prima famiglia di microcontrollori a 8 bit per reti CAN FD, il PIC18Q84.
L'MCU di Microchip si concentra sull'aumento sicuro del trasferimento dei dati in progetti complessi. L'MCU è dotato di periferiche indipendenti dal nucleo (CIP) che consentono ai sistemi di trasmettere e ricevere dati attraverso il bus CAN FD. Il pacchetto combinato è in grado di gestire le attività senza la CPU del sistema.
Microchip afferma che la nuova situazione presenta una latenza prossima allo zero per ridurre i ritardi nell'interfaccia o nei sensori automobilistici. In qualità di vicepresidente associato del marketing per la business unit microcontroller a 8 bit di Microchip, Greg Robinson ritiene che la soluzione andrà oltre l'automazione e i controlli industriali: "CAN FD continuerà a svolgere un ruolo fondamentale nel fornire velocità di trasferimento dati più veloci per le applicazioni, che vanno dal auto connessa all'automazione industriale e alle case intelligenti ", spiega. In passato, gli ingegneri dovevano evitare ritardi critici nei messaggi mantenendo le lunghezze dei cavi appropriate durante la creazione di una rete CAN classica.
Ora, CAN FD consente una maggiore flessibilità di progettazione nei veicoli elettrici (EV), lampeggiamento ECU, robotica e guida sicura sistemi. Mentre CAN FD dovrebbe soddisfare la curva di domanda nelle reti di dati ad alto traffico per il momento, la quantità sempre crescente di trasferimento di dati potrebbe richiedere un altro aggiornamento nei protocolli CAN nel prossimo futuro ..