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          蔚小理新勢力互聯網造車在CAN FD硬件主框架及后裝控制方案開發

          2023-08-02 11:06:19 劉國瓊

          在國內,新勢力造車影響已經非常之大,整個造車大潮中,新整車企業蔚來汽車、小鵬汽車、理想汽車無一例外選擇了CAN FD作為主要的車載通信總線,特斯拉推出了引領汽車EE架構集中化的趨勢,即使在車載以太網EE架構快速發展的情況下,CAN FD節點使用量不減反增,并且CAN FD憑借極高的可靠性在主干網上與車載以太網并存,作為“生命底線”保護車輛與人員安全。

          雖然,我們在常見的媒體中經常有看到汽車停擺、升級失敗、無法移動、鎖死車輛,但是比畢竟通過遠程升級,更多的路測和完善,也表現出友好的一面,那么他們選用CAN FD,那么就意味著更多的汽車企業、汽車技術、汽車數據的總線應用在未來相當長的一段時間內,將會作為主流的現場總線廣泛應用。

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          如果行業內的企業還沒有摸過蔚小理的汽車網絡總線,那么也不遺憾,畢竟這事,也不是他們首發先用,奧迪、特斯拉也不是沒干過,你去干了,也不一定就用得上。速銳得從事CAN總線數據應用、CAN總線產品開發、CAN總線改裝與控制已經有12年,摸過的汽車各種總線通信網絡也應該算的上有點經驗,除了主流的以外,比如BSD、SEND這些偏門的,也玩過。19年的新款帕拉梅拉就有集成了智能網關,整個域控制器就有2塊磚頭平鋪那么大,上邊的接口包括了以太網、CAN、CAN FD、VCU主接口及N條對外的網絡天線。

           

          19年這款硬件來看,大抵是采用i.MX RT系列,i.MX RT系列是NXP公司基于ARM Cortex-M7內核的處理器,運行主頻可以達到528MHz,支持2路CAN/CAN FD,主要應用于高性能和高實時響應的工業通信場合,芯片內部就集成了先進的電源管理模塊,模塊內部集成了LDO和DC/DC,這個模塊是可以簡化芯片外部的電源設計和上電時序控制的,內部還有1M的RAM以及說不清的豐富的接口,這種多核的SOC,競爭力的焦點主要是AI單元的有效算力,算能耗比、成本,釋放硬件的使用率,從而慢慢實現“軟件定義汽車”。

          那么我們在后裝技術上,用不上這么強大的處理器,如果應用于一般基礎的改裝或者簡單的CAN FD數據采集,那么不必這么浪費,我們可以使用一個基于ARM Cortex-M4內核的嵌入式微處理器就夠了?;A的CAN收發器也能滿足電壓、傳輸特性、波特率、電平等要求。M4內核的芯片也有豐富的外設和極低的功耗,這些,滿足后裝、改裝、CAN FD數據采集和簡單控制也就足夠了。

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          這個輕型的控制器,主要用到的部分就是內核及CAN/CAN FD接口,外部存儲控制器,以及定時器、看門狗及串口,內置的哈希算法安全模塊基本也不用,ADC溫度傳感器要看應用場景的是否需要,但是用到真的極少,豐富的IO擴展、I2C,也滿足了后裝擴展需求。

          我們拿燈光與轉向助力系統為例,如何控制和點亮大燈總成、儀表總成、采集轉向系統數據上的方向盤轉向數據,就需要采用原車CAN FD協議,做好對應車型固件以后,預留出串口升級。那么這套微控制器下的CAN FD產品就可以覆蓋蔚來、小鵬、理想汽車等升級改造零部件的擴展需求,如果應用功能簡單,實際上在奔馳、奧迪、帕拉梅拉、路特斯等車型上,也是完全夠用的。

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          CAN和CAN FD總線特性存在的差異,CAN FD的成本相對來說會貴一些,畢竟,報文的算法、解碼難度、字節位移、要比標準CAN要復雜很多,每個報文里面可能存在標準CAN,也存在CAN FD,過濾器的設定,要求也嚴格一些,說人話就是代碼比較難寫一些。

          有的車型會沿用一些供應鏈的技術,這個就會涉及LIN/CAN/CAN FD多種協議,從系統架構、網絡設計、開發和測試等全面的支持,就需要在方案上做出更好的優化選擇,這樣可以大大地降低成本,少走彎路,提高開發效率。奧迪A8在2013年的ECU就超過了100個,最近新款的奧迪Q8、A6的剎車泵,既可以走CAN總線,也可以走BSD總線,CAN FD上也有反饋。這種情況,不只出現在汽車電子,就軌道交通、醫療電子、工業自動化領域也會存在,技術在更新,應用在更新,自然,總線網絡也就更新了。

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          我們在解碼汽車DBC文件的過程中,采用英特佩斯SPY3工具,加載DBC文件,進行應用協議的解析,并且通過DBC發送相關的指令進行車輛的控制(動作測試),從而采集原車信號和報文及邏輯時序等。特別是在動力電池數據及安全性方面,經過我們和客戶的共同項目測試,涵蓋了充放電測試、工況模擬、安規、BMS通信等方面,也深入研究過特斯拉、比亞迪唐宋海豚海豹、小鵬的P7、理想L8、大眾ID4、華為問界等十幾款車型。

          那隨著單車智能升級的加速,原有的智能化升級方式會面臨著研發和生產的成本劇增、安全性降低、算力不足等問題,傳統的架構也需要升級。

          首先在研發方面,我們的人力資源成本就是很大的一部分,而且招聘到對應的技術員,又能把這個事給做好,這種人,鳳毛麟角或者比較昂貴,供應商還得和車廠溝通協作,甚至是合作。

          其次就是汽車內部空間其實可利用的結構并不是很多,一臺車都差不多有100來個ECU了,當線束長度越來越長,那么自動化效率就會大幅降低,現在都用OTA升級,100來個ECU一起升不同的軟件,就看看出問題的概率大不大就是了。

          其三就是關于數據的高效交換,ECU也要做很大的冗余,特別是域控制器算力上的,各部件的ECU連接99%是通過LIN/CAN/CAN FD等總線相連,傳輸速度和信息交換直接關系到車輛行駛安全。

          風浪越大,魚越貴是有道理的,至于以后6G網絡來臨,是否走向車云計算。那個,咱管不著。


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