国产车载MCU的突进与创新( 二 ) _MCU

恩智浦 KEA 系列 32 位 MCU 是 Arm 生态合作体系的入门级产品，低功耗 Arm Cortex-M0+内核和 8–128 KB 的嵌入式闪存；具备出色的 EMC/ESD 兼容性，能够适应高温环境，并且辐射排放较低；提供可扩展、稳定可靠的高性能解决方案，适用于质量要求和长期供货保证要求都很高的汽车和工业应用。
通信接口方面，KEA 系列芯片支持 2 个 SPI 模块、3 个 UART 模块、2 个 IIC 模块及 1 个 CAN 模块。
杰发科技 AC7801x 系列 MCU 与恩智浦（原飞思卡尔）KEA 系列相比来看，两者在大部分功能模块与性能参数方面相差无几。在通信模块部分，AC7801x 存在一定优势，支持多种通信接口，从而能够通过不同的传输速率和性能负荷等而满足更多的应用场景。
下面来介绍一下 AC7801x 系列 MCU 在通信接口方面的升级：
·CAN 过渡到 CAN FD
CAN(Controller Area Network）是控制器局域网络，是国际上应用最广泛的现场总线之一。在北美和西欧，CAN 总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线。
随着新能源汽车、自动驾驶技术的快速发展，对于 ADAS 和人机交互需求的增加，CAN 总线在传输速率和带宽等方面越来越显得“力不从心”，经典的 CAN 总线通讯已跟不上当下的数据量需求。因此 CAN FD 应运而生，以满足车载网络日益提高的带宽和数据速率灵活性的要求。
CAN FD 是一种基于传统 CAN 总线标准而构建的通信协议，与传统 CAN 相比，数据传输率提高 5 倍，数据有效负荷增加 8 倍。从之前的 1Mbps 升级到了 5 Mbps 的最大数据传输速率，支持高达 64 字节的有效负荷。
CAN FD 在兼容性上也比较优秀，CAN FD 可以向下兼容 CAN，但 CAN 不能向上升级。此外，CAN FD 还改善了错误帧漏检率，被视为是下一代主流汽车总线系统。

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从需求上来看，2019 年以前，对 CAN FD 的需求还没有那么高。但 2019 年后，CAN FD 整体需求突然上升，主要原因是新能源汽车以及自动驾驶的爆发，两个方面产生的数据量非常大，传统 CAN 传输数据是达不到的，因此需要升级 CAN FD 来传输。
·CAN VS 以太网
提到 CAN 总线又很难绕开以太网，两者围绕在车载领域进行总线之争。
以太网作为一种标准开放式的网络，传输信号相较于 CAN 总线有着传输速率高、传输距离长等优势，而且技术相对成熟，掌握的人也比较多。但目前仅仅是用于汽车传输雷达、视频等高速信号部分，为什么一辆车没有全用以太网总线通信呢？因为相比以太网，CAN 总线也存在一定的优势。
网络安全性：从网络的连接来看，CAN 总线通过物理信号来进行连接，以太网则是交换机连接。在以太网连接中交换机是必要的，一旦交换机出现问题整个网络都将崩溃，整个网络的安危依靠交换机来承担，存在较大的风险，而若是设置冗余备用又要增加许多成本。相比之下 CAN 总线的结构简单，简洁而稳定。而且以太网采取超时重发机制，单个节点的故障很容易扩散到整个网络，相较于 CAN 总线的分级仲裁制度逊色了不少。对于汽车网络安全层面来讲，CAN 总线更为适合。
成本决定：在上述安全性上提到了交换机。以太网网络交换机的存在必不可少，而现代汽车拥有越来越多的网络节点，若是全采用以太网进行通讯势必需要一个或几个超多接口的交换机，将会带来成本的大幅增加。
软件稳定性：以太网作为一种标准开放式的网络系统兼容性和互操作性好，资源共享的能力强，可以很容易的完成信息和资源的共享操作。然而，另一方面也增加了软件的不稳定性，降低了网络入侵的作案成本。相对而言 CAN 总线是一个专用的现场总线，软件稳定性较高。

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上面大概介绍了 CAN 总线和以太网两种网络方式的优势和不足，综合两者特点，就目前技术而言，车载以太网为主干，CAN FD 作为子系统的通讯方式较为可行，这样既保留了 CAN 实时、安全的特性，又能够提升通讯速度与传输距离，同时还保证了成本的控制，是当前阶段的最佳选择。
·UART-LIN（UART 实现 LIN 通信）
在 AC7801x 芯片框图中可以看到，支持 3 路 UART 之外，还支持 2 路 UART-LIN，UART-LIN 又是什么呢？
UART：通用异步收发器，它不是像 SPI 和 I2C 这样的通信协议，而是 MCU 中的物理电路或独立的 IC，是一个微控制器外设，主要用途是发送和接收串行数据。现在几乎每个 MCU 都标配 UART，主要的功能是用来跟上位机连接的，以便让上位机对其进行调试或者执行简单的数据通信，比如显示一下状态、传递几个命令等。UART 虽然速率比较低，但不可或缺。