蔚小理新势力互联网造车在CAN FD硬件主框架及后装控制方案开发

2023-08-02 11:06:19 刘国琼

在国内,新势力造车影响已经非常之大,整个造车大潮中,新整车企业蔚来汽车、小鹏汽车、理想汽车无一例外选择了CAN FD作为主要的车载通信总线,特斯拉推出了引领汽车EE架构集中化的趋势,即使在车载以太网EE架构快速发展的情况下,CAN FD节点使用量不减反增,并且CAN FD凭借极高的可靠性在主干网上与车载以太网并存,作为“生命底线”保护车辆与人员安全。

虽然,我们在常见的媒体中经常有看到汽车停摆、升级失败、无法移动、锁死车辆,但是比毕竟通过远程升级,更多的路测和完善,也表现出友好的一面,那么他们选用CAN FD,那么就意味着更多的汽车企业、汽车技术、汽车数据的总线应用在未来相当长的一段时间内,将会作为主流的现场总线广泛应用。

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如果行业内的企业还没有摸过蔚小理的汽车网络总线,那么也不遗憾,毕竟这事,也不是他们首发先用,奥迪、特斯拉也不是没干过,你去干了,也不一定就用得上。速锐得从事CAN总线数据应用、CAN总线产品开发、CAN总线改装与控制已经有12年,摸过的汽车各种总线通信网络也应该算的上有点经验,除了主流的以外,比如BSD、SEND这些偏门的,也玩过。19年的新款帕拉梅拉就有集成了智能网关,整个域控制器就有2块砖头平铺那么大,上边的接口包括了以太网、CAN、CAN FD、VCU主接口及N条对外的网络天线。

 

19年这款硬件来看,大抵是采用i.MX RT系列,i.MX RT系列是NXP公司基于ARM Cortex-M7内核的处理器,运行主频可以达到528MHz,支持2路CAN/CAN FD,主要应用于高性能和高实时响应的工业通信场合,芯片内部就集成了先进的电源管理模块,模块内部集成了LDO和DC/DC,这个模块是可以简化芯片外部的电源设计和上电时序控制的,内部还有1M的RAM以及说不清的丰富的接口,这种多核的SOC,竞争力的焦点主要是AI单元的有效算力,算能耗比、成本,释放硬件的使用率,从而慢慢实现“软件定义汽车”。

那么我们在后装技术上,用不上这么强大的处理器,如果应用于一般基础的改装或者简单的CAN FD数据采集,那么不必这么浪费,我们可以使用一个基于ARM Cortex-M4内核的嵌入式微处理器就够了。基础的CAN收发器也能满足电压、传输特性、波特率、电平等要求。M4内核的芯片也有丰富的外设和极低的功耗,这些,满足后装、改装、CAN FD数据采集和简单控制也就足够了。

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这个轻型的控制器,主要用到的部分就是内核及CAN/CAN FD接口,外部存储控制器,以及定时器、看门狗及串口,内置的哈希算法安全模块基本也不用,ADC温度传感器要看应用场景的是否需要,但是用到真的极少,丰富的IO扩展、I²C,也满足了后装扩展需求。

我们拿灯光与转向助力系统为例,如何控制和点亮大灯总成、仪表总成、采集转向系统数据上的方向盘转向数据,就需要采用原车CAN FD协议,做好对应车型固件以后,预留出串口升级。那么这套微控制器下的CAN FD产品就可以覆盖蔚来、小鹏、理想汽车等升级改造零部件的扩展需求,如果应用功能简单,实际上在奔驰、奥迪、帕拉梅拉、路特斯等车型上,也是完全够用的。

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CAN和CAN FD总线特性存在的差异,CAN FD的成本相对来说会贵一些,毕竟,报文的算法、解码难度、字节位移、要比标准CAN要复杂很多,每个报文里面可能存在标准CAN,也存在CAN FD,过滤器的设定,要求也严格一些,说人话就是代码比较难写一些。

有的车型会沿用一些供应链的技术,这个就会涉及LIN/CAN/CAN FD多种协议,从系统架构、网络设计、开发和测试等全面的支持,就需要在方案上做出更好的优化选择,这样可以大大地降低成本,少走弯路,提高开发效率。奥迪A8在2013年的ECU就超过了100个,最近新款的奥迪Q8、A6的刹车泵,既可以走CAN总线,也可以走BSD总线,CAN FD上也有反馈。这种情况,不只出现在汽车电子,就轨道交通、医疗电子、工业自动化领域也会存在,技术在更新,应用在更新,自然,总线网络也就更新了。

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我们在解码汽车DBC文件的过程中,采用英特佩斯SPY3工具,加载DBC文件,进行应用协议的解析,并且通过DBC发送相关的指令进行车辆的控制(动作测试),从而采集原车信号和报文及逻辑时序等。特别是在动力电池数据及安全性方面,经过我们和客户的共同项目测试,涵盖了充放电测试、工况模拟、安规、BMS通信等方面,也深入研究过特斯拉、比亚迪唐宋海豚海豹、小鹏的P7、理想L8、大众ID4、华为问界等十几款车型。

那随着单车智能升级的加速,原有的智能化升级方式会面临着研发和生产的成本剧增、安全性降低、算力不足等问题,传统的架构也需要升级。

首先在研发方面,我们的人力资源成本就是很大的一部分,而且招聘到对应的技术员,又能把这个事给做好,这种人,凤毛麟角或者比较昂贵,供应商还得和车厂沟通协作,甚至是合作。

其次就是汽车内部空间其实可利用的结构并不是很多,一台车都差不多有100来个ECU了,当线束长度越来越长,那么自动化效率就会大幅降低,现在都用OTA升级,100来个ECU一起升不同的软件,就看看出问题的概率大不大就是了。

其三就是关于数据的高效交换,ECU也要做很大的冗余,特别是域控制器算力上的,各部件的ECU连接99%是通过LIN/CAN/CAN FD等总线相连,传输速度和信息交换直接关系到车辆行驶安全。

风浪越大,鱼越贵是有道理的,至于以后6G网络来临,是否走向车云计算。那个,咱管不着。


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