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2022-06-02

CAN總線產品的選擇要點

作者:admin    點擊:112

CAN總線產品的選擇要點——資深工程師干貨分享

作者介紹

于工程師,擁有10余年的汽車行業測試與開發相關工作經驗,本文將分享他在挑選CAN總線產品的相關經驗以及Kvaser U100產品的使用感受。

過去工作經驗的總結

作為汽車行業的工程師,無論所做的是哪一部分的工作,從來避不開的就是可靠,但是在汽車的開發測試的過程中卻不可避免無法時刻可靠。


有這樣的想法是源自過去在汽車行業里的親身經歷。在畢業后,我就進入汽車行業,最開始從事的是車載網絡相關的工作,也是第一次接觸到CAN總線硬件,工作中主要是應用工具讀取解讀車輛數據,這才對CAN總線有了細致的了解。當時用的設備是一個來自國外的品牌,該廠家在車載網絡方面非常的知名,用的人也很多。對當時初出茅廬的我來說,工具的確很好用,但隨著經驗的累積,我也逐漸客觀地發現了一些不足,在此分享給到大家借鑒:


第一個不足是功能太過強大。這不是指功能上的不足,而是當產品功能遠超我們的需求,附帶的昂貴價格,這樣的產品于我們而言,性價比過低。


第二個不足是硬件的可靠性。有些總線接口采用鋁外殼,接口采用方形的USB接口。在我做車載網絡相關的工作的時候,有不少于10個接口卡都是Type-B接口損壞,一般情況下,我都是自己焊接換個接口,但當遇到接口不小心進水,就只能返廠維修了。


現在手里剛好有一個相同接口的其他設備,也出現了相同的問題。


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因此在使用設備時,還是要小心地防水防塵防震,以防一天的工作泡湯。不過在我工作的這一個時間段還好,畢竟大部分時候的應用是在一個還不錯的環境中。直到汽車行業迎來了一次技術爆發,隨之而來,對于設備的可靠性也有了更高的需求。

智能駕駛的新時代已經到來

隨著智能駕駛的發展,車輛的功能、設備和信息量有了一次大爆發,突然間在做相關開發測試的時候,需要同時接入的網絡數量和使用的軟件都多了起來,常用的兩個工況:


 工況1:軟件使用自己基于開源或者其他的廠商提供的代碼構建智能駕駛功能的原型,硬件采用工業計算機,接口需要5路以上的CAN,攝像頭,以太網。


● 工況2:軟件采用專門的數據采集軟件,可以同步記錄相關的總線數據、傳感器數據,車輛信息、毫米波雷達、激光雷達、攝像頭等等。


在這段工作時間,我接觸到了各種不同的總線接口卡,并且往往要在車上安裝各種設備,然后在各種環境中開著車采集測試數據。最終,常用的CAN接口卡變成了Kvaser。


選擇Kvaser也有一定的必然性:在工作中,我開發過基于嵌入式的硬件產品,芯片自帶CAN控制器,加一個收發器就能夠解決接口問題,不需要額外的接口設備(當然調試的時候還是需要的,就找同事借一個就好,畢竟只是需要簡單的數據收發,不考慮環境,不考慮功能);有做過車載網絡的總線測試,需要特定的工具,也就只好用特定產品了(沒有太多的選擇,或者說形成了一種行業習慣);做智能駕駛的測試開發,需要開放的設備,能夠完全自由控制的使用,并且足夠可靠(需要開放的驅動,靈活的配置組合)。

為何選擇Kvaser?

為什么最終選擇了Kvaser的板卡呢,我想大概是下面三個原因:


● 靈活的選擇

Kvaser的產品有各種各樣的選擇,可以根據自己的需要選擇合適形式,我用得比較多的是USB和PCIE的形式。


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USB的可以方便的連接筆記本,小巧玲瓏便于攜帶;PCIE的則可以穩固的安裝在工業計算機中,穩定可靠。


● 開放的驅動

這個特性在目前的應用場景下就顯得尤其的重要了,畢竟軟件的選擇是多種多樣的,有自己做的、有開源集成的、也有其他廠商提供的,如何能方便的對接進入車輛的總線就是首要的要考慮的問題,Kvaser的統一驅動是非常吸引人的地方,只需要開發配置一次,所有的其他的產品都可以使用,簡直不要太方便。


● 可靠的封裝

另外一個不同之處就是接口卡的封裝形式,不同于其他的廠商采用的無引線、固定接口的形式,Kvaser采用的是自帶連線的方式,直接避免了接口可能帶來的問題,就像下面這張圖一樣。


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不過我覺得用的USB口連接電腦還是一個短板,這是這也是沒有辦法的事情,所以會在連接電腦USB接口處再添加一個小的USB固定座。這樣就萬無一失了(但是如果你有設備和電腦之間互相拉扯的經歷,不加固定座的USB接口可能是一個跌落保險)。

Kvaser U100 測評

所有的產品都有其定位,由于工作原因,這款產品并不是我工作中常用的設備,但卻是Kvaser產品特點的一個很好的代表。-40~85攝氏度的工作溫度,IP67防水的一塊CAN(FD)接口卡。


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拿到U100的第一印象是全新的外形設計,方方正正的,可能也是為了兼顧其防水防塵的特性吧。中間醒目的兩條白線其實是LED狀態顯示,而且具有一個隱藏的功能,這兩條LED燈條可以動態顯示總線的狀態,比如總線負載、錯誤幀等等。LED的指示模式在U100的手冊中有詳細的說明,大家可以去翻閱看看。


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U100的外殼和線纜連接的固定的結構也是很特殊的,剛看到的時候還感覺蠻奇怪的,了解之后才知道這是專門設計的具有反向應力釋放的連接器,即便是對比Kvaser的其他一些產品也更加不容易對線纜產生損傷


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設備拿到手的第一時間就是拆開螺絲研究一下,背板是6個T6的梅花螺絲固定的,拆開之后就可以看到U100的內部結構,背板和殼體之間的密封圈。U100的殼體和Kvaser的其他產品也不同,不是采用的一半的塑料外殼,而是分成內白外黑兩層,內層白色的部分是玻璃纖維增強聚酰胺,具備高強度、耐高溫等特性,外層黑色的是TPE(熱塑性彈性體)具有橡膠的物理機械性能,進一步保護內部的元器件免受損傷。


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從內部的PCB板上可以看到U100的CAN收發器采用的是ADI公司的ADM3055E,和我在日常的產品開發中用到的收發器不同,ADM3055E集成了DC/DC轉換器,可以在控制器和CAN總線之間提供完全的隔離,承受5kv的耐受電壓一分鐘,568V的Vpeak工作電壓,10kv的浪涌測試電壓。可以妥妥地保護我們的設備免受高電壓的沖擊。工作溫度-40~105。


U100控制器采用的是NXP的MIMXRT1062,也就是此前業界常用到的i.MX RT1060系列,這是一款Cortex-M7的控制器,支持兩路以太網、8路UART、兩路CAN還有一些其他的接口,節點溫度也是-40~105°C,說起來在這樣一款CAN接口卡采用這個控制器算是大材小用了。


U100的使用非常的簡單,和其他的Kvaser設備一樣,只要連接上電腦安裝驅動即可,如果此前有連接使用過Kvaser的其他設備,則不需要有額外的操作,能夠使用其他Kvaser設備的程序都可以兼容使用U100。


U100同樣具備Kvaser其他設備的一些特性,比如MagiSync等,可以實現多個USB接口卡之間的時間同步,不過這個功能我沒有用過,有機會試一下再作評價。


Kvaser的一些產品可以使用t語言編程,變成一個可以離線使用的仿真設備,比如網關等,方便的解決比如CAN-CANFD網絡互聯等問題,可惜的是U100不支持這個功能,將來用手里支持t語言編程的設備介紹一下。


簡單的試用了一下U100這款產品,總體來講是一款用心設計的產品,優勢在于其高可靠性設計,略顯不足的就是只有一路通道,這樣的特點卻也非常清晰的表達出了這款產品的定位:當在惡劣環境中有CAN總線的使用需求時,比如在多水、多塵、高溫等等的環境,必要的情況下再加裝USB延長和接口防水,就可以可靠的實現CAN總線的接入。然后有人可能就要問了,為什么我不去延長CAN總線呢,只是CAN總線是不可以隨意延長的,也許一個不經意的延長就會導致整個網絡無法工作。


最后,簡單的總結一下,Kvaser的總線產品在CAN總線應用領域里可以方便可靠的滿足我們的工作應用,在一些具有特殊要求的工況下也有合用的產品可以選擇,作為汽車行業的工程師們幾乎不可或缺的一個工具,在有需要的時候可以嘗試應用一下。


希望于工程師的經驗可以更好地幫助您挑選總線產品,如您需要使用Kvaser的CAN總線產品,歡迎聯系我們進行咨詢。

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