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                解碼大眾全新數字高爾夫8汽車CAN FD行駛功能電氣架構

                2023-08-07 10:52:13 劉國瓊

                據在大眾原廠的伙伴介紹,全新數字高爾夫8將在11月上市銷售,目前高爾夫8在行駛功能電氣架構上采用的CAN FD,在多媒體這一塊采用的以太網,后續估計大部分類似同樣MQBEvo平臺的車型均會復制升級過來,那么,未來在MQBEvo平臺的車型將代表著大眾智能化、數字化、電氣化的一種新標準。他們內部結構和框架也做了很大的改動,數據和總線,是我們關注的要點,雖然暫時不知道以后涉及的數據和控制到哪一步,至少,我們首先得獲取到大眾原廠的CAN FD數據,再談數據應用。

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                CAN FD我們研究得還不深入,僅在已經裝配的部分車型上做了深入研究,比如奔馳、理想汽車、小鵬、特斯拉、路特斯、奧迪、路特斯等。那么,大眾高爾夫8是沿用奧迪的那一套嗎?說不清楚,因為還沒研究。但是CAN FD總線,并不是新物種,BOSCH在2011年就發布了這個新一代的通信技術。

                 

                在域控制器領域,已有不少車型涉及并采用CAN FD已經實現了功能就有座椅調節、后視鏡控制、空調控制等功能,綜合統一管理各執行器,合理有效地分配系統資源。車身域控制器的功能眾多,包括實現燈光控制、雨刮控制、門窗控制、后視鏡折疊控制、PEPS、座椅控制等,其中燈光控制部分就包括了近光燈、遠光燈、位置燈、轉向燈、剎車燈、日行燈。

                車身雨刮部分包括了低速雨刮、高速雨刮、間隔控制和點刮,門窗控制部分包括了四門閉鎖、碰撞解鎖、自動落鎖、車窗升降及百分比、車窗防夾及一鍵升窗,后視鏡包括了折展、調節及加熱,PEPS包括了無鑰匙啟動、無鑰匙進入、迎賓功能、發動機防盜、整車電源控制與管理,座椅包括控制調節與通風、加熱,其他還包括OTA及遠程診斷、升級、刷寫、駕駛模式設定等等。通過CAN FD報文數據長度可以看出:

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                以太網相對來說成本要高出很多,那么在智能座艙這邊的域控,采用以太網作為信號和數據傳輸以及娛樂系統應用,比較合適。但受制于大多傳感器和控制單元、零部件均還是用的CAN或者CAN FD,那么勢必在大眾高爾夫8上,要獲取到原廠協議數據,就很必要去做好基于汽車行駛電氣MCU可擴展CAN/CAN FD的數據接口。

                 

                在設計CAN產品時,MCU的CAN控制器資源是我們工程師們關注的第一要素,特別是像一些包括了CAN控制的MCU、核心板、工控板升級中需要增加CAN/CAN FD接口。但是原有的標準CAN2.0硬件方案中,會資源不夠的情況,另一些就是需要使用到多路CAN接口,而大部分MCU支持的CAN總線接口又不多,導致CAN接口數量又滿足不了。這就需要將MCU多余的通信接口擴展為CAN接口,說來是有點小麻煩,但是技術上也能曲線救國。

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                速銳得最近嘗試用UART/SPI接口轉CAN隔離模塊,可以很方便的嵌入到具有UART/SPI接口的設備中,在不需要改變原硬件結構的前提下獲得CAN_BUS通信接口。造成這個的主要原因是,早期的產品使用的是RS485或者RS232通信,現階段需要將產品升級到CAN/CAN FD通信,另外就是之前零部件受制于車企成本限制,部分主控MCU可能都用的不帶CAN的微處理器,其三就是汽車越來越發達,多路CAN的場景需求滿足不了了。例如一些充電樁的控制器,CAN的路數要大于2路,市面上支持2路以上CAN的微處理器極少,或者價格不菲。

                 

                當然,也有一些其他的思路,比如串口轉CAN、以太網轉CAN、WIFI轉CAN、光纖轉CAN,成本不同而已。UART/SPI接口轉CAN主要有2種形式,一種是利用協議控制芯片實現,另一種通過嵌入式轉換模塊實現。真碰到這個情況,我們會推薦客戶采用第二種。這個具備三方面的優勢:

                1、配置簡單方便,配合上位機或者串口指令,幾個簡單的串口數據就可以完成

                2、數據緩存大,在高速或者數據吞吐量大時可以避免丟幀的現象

                3、性能優異,模塊自帶MCU完成協議轉換及緩存處理,減輕用戶MCU負擔

                CANFDSM-100其實還是指的推薦的一款串口轉CAN的模塊,雖然不帶CAN或者CAN FD收發器,用自己增加隔離或者不隔離的收發器即可。

                  

                但是如果沒有以前的拖泥帶水的設計,那么就直接采用帶CAN FD功能的MCU直接自己增加CAN收發器,設計大眾高爾夫8的CANFD產品即可。利用協議控制芯片實現,就等同于重新開發,硬件架構將改為如下圖示,也不需要做其他的轉換,目前采用的CAN收發器已經足夠滿足5M的數據交互,因此,CAN收發器也不用變更。

                如電路設計所示:

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                高爾夫數據采用直接在原車CAN FD或者車身網關接入,大眾車型的網關位置有三個,一個是主駕駛門內置裝飾面板內,一個是方向盤下邊,方向機的CAN網絡,另外一個是油門踏板上方的CAN網關位置。這三個相對來說,比較明顯,不用拆卸大量的裝飾面板。

                 

                數據可以通過2個渠道獲得,一是原廠的協議授權,我估計這個不太現實,畢竟人家是呵呵,二是通過網關,自行解碼DBC報文中CAN ID。這個可能性有幾種,一是CAN FD中混著有標準CAN數據,比如某零部件就是用的CAN,如果要采集這個零部件的數據,依舊采用標準CAN,一種是CAN FD,那么解析CAN FD中的字節,必然會涉及長度、位移、算法,并且波特率還可能是變化的,不像標準CAN一樣,500K。那么,一款你覺得很普通的高爾夫,在這些數字技術面前,可能比做個寶馬奔馳要難很多了。

                 

                數據轉換有透明轉換、透明帶標識轉換、自定義協議轉換的三種情況,這也是為什么大眾高爾夫8能用全新數字汽車這個來定義自己,核心功能模塊傳輸效率達到100M/s,“數字化”是全新一代高爾夫的關鍵詞,新技術的應用還真的不是體現在汽車售價價格上的高低問題。以太網的部分,歸屬高爾夫的智能座艙,我們沒有深入研究,只是作為數據接口的端口。


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