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2022-06-02

CAN总线产品的选择要点

作者:admin    点击:82

CAN总线产品的选择要点——资深工程师干货分享

作者介绍

于工程师,拥有10余年的汽车行业测试与开发相关工作经验,本文将分享他在挑选CAN总线产品的相关经验以及Kvaser U100产品的使用感受。

过去工作经验的总结

作为汽车行业的工程师,无论所做的是哪一部分的工作,从来避不开的就是可靠,但是在汽车的开发测试的过程中却不可避免无法时刻可靠。


有这样的想法是源自过去在汽车行业里的亲身经历。在毕业后,我就进入汽车行业,最开始从事的是车载网络相关的工作,也是第一次接触到CAN总线硬件,工作中主要是应用工具读取解读车辆数据,这才对CAN总线有了细致的了解。当时用的设备是一个来自国外的品牌,该厂家在车载网络方面非常的知名,用的人也很多。对当时初出茅庐的我来说,工具的确很好用,但随着经验的累积,我也逐渐客观地发现了一些不足,在此分享给到大家借鉴:


第一个不足是功能太过强大。这不是指功能上的不足,而是当产品功能远超我们的需求,附带的昂贵价格,这样的产品于我们而言,性价比过低。


第二个不足是硬件的可靠性。有些总线接口采用铝外壳,接口采用方形的USB接口。在我做车载网络相关的工作的时候,有不少于10个接口卡都是Type-B接口损坏,一般情况下,我都是自己焊接换个接口,但当遇到接口不小心进水,就只能返厂维修了。


现在手里刚好有一个相同接口的其他设备,也出现了相同的问题。


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因此在使用设备时,还是要小心地防水防尘防震,以防一天的工作泡汤。不过在我工作的这一个时间段还好,毕竟大部分时候的应用是在一个还不错的环境中。直到汽车行业迎来了一次技术爆发,随之而来,对于设备的可靠性也有了更高的需求。

智能驾驶的新时代已经到来

随着智能驾驶的发展,车辆的功能、设备和信息量有了一次大爆发,突然间在做相关开发测试的时候,需要同时接入的网络数量和使用的软件都多了起来,常用的两个工况:


 工况1:软件使用自己基于开源或者其他的厂商提供的代码构建智能驾驶功能的原型,硬件采用工业计算机,接口需要5路以上的CAN,摄像头,以太网。


● 工况2:软件采用专门的数据采集软件,可以同步记录相关的总线数据、传感器数据,车辆信息、毫米波雷达、激光雷达、摄像头等等。


在这段工作时间,我接触到了各种不同的总线接口卡,并且往往要在车上安装各种设备,然后在各种环境中开着车采集测试数据。最终,常用的CAN接口卡变成了Kvaser。


选择Kvaser也有一定的必然性:在工作中,我开发过基于嵌入式的硬件产品,芯片自带CAN控制器,加一个收发器就能够解决接口问题,不需要额外的接口设备(当然调试的时候还是需要的,就找同事借一个就好,毕竟只是需要简单的数据收发,不考虑环境,不考虑功能);有做过车载网络的总线测试,需要特定的工具,也就只好用特定产品了(没有太多的选择,或者说形成了一种行业习惯);做智能驾驶的测试开发,需要开放的设备,能够完全自由控制的使用,并且足够可靠(需要开放的驱动,灵活的配置组合)。

为何选择Kvaser?

为什么最终选择了Kvaser的板卡呢,我想大概是下面三个原因:


● 灵活的选择

Kvaser的产品有各种各样的选择,可以根据自己的需要选择合适形式,我用得比较多的是USB和PCIE的形式。


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USB的可以方便的连接笔记本,小巧玲珑便于携带;PCIE的则可以稳固的安装在工业计算机中,稳定可靠。


● 开放的驱动

这个特性在目前的应用场景下就显得尤其的重要了,毕竟软件的选择是多种多样的,有自己做的、有开源集成的、也有其他厂商提供的,如何能方便的对接进入车辆的总线就是首要的要考虑的问题,Kvaser的统一驱动是非常吸引人的地方,只需要开发配置一次,所有的其他的产品都可以使用,简直不要太方便。


● 可靠的封装

另外一个不同之处就是接口卡的封装形式,不同于其他的厂商采用的无引线、固定接口的形式,Kvaser采用的是自带连线的方式,直接避免了接口可能带来的问题,就像下面这张图一样。


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不过我觉得用的USB口连接电脑还是一个短板,这是这也是没有办法的事情,所以会在连接电脑USB接口处再添加一个小的USB固定座。这样就万无一失了(但是如果你有设备和电脑之间互相拉扯的经历,不加固定座的USB接口可能是一个跌落保险)。

Kvaser U100 测评

所有的产品都有其定位,由于工作原因,这款产品并不是我工作中常用的设备,但却是Kvaser产品特点的一个很好的代表。-40~85摄氏度的工作温度,IP67防水的一块CAN(FD)接口卡。


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拿到U100的第一印象是全新的外形设计,方方正正的,可能也是为了兼顾其防水防尘的特性吧。中间醒目的两条白线其实是LED状态显示,而且具有一个隐藏的功能,这两条LED灯条可以动态显示总线的状态,比如总线负载、错误帧等等。LED的指示模式在U100的手册中有详细的说明,大家可以去翻阅看看。


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U100的外壳和线缆连接的固定的结构也是很特殊的,刚看到的时候还感觉蛮奇怪的,了解之后才知道这是专门设计的具有反向应力释放的连接器,即便是对比Kvaser的其他一些产品也更加不容易对线缆产生损伤


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设备拿到手的第一时间就是拆开螺丝研究一下,背板是6个T6的梅花螺丝固定的,拆开之后就可以看到U100的内部结构,背板和壳体之间的密封圈。U100的壳体和Kvaser的其他产品也不同,不是采用的一半的塑料外壳,而是分成内白外黑两层,内层白色的部分是玻璃纤维增强聚酰胺,具备高强度、耐高温等特性,外层黑色的是TPE(热塑性弹性体)具有橡胶的物理机械性能,进一步保护内部的元器件免受损伤。


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从内部的PCB板上可以看到U100的CAN收发器采用的是ADI公司的ADM3055E,和我在日常的产品开发中用到的收发器不同,ADM3055E集成了DC/DC转换器,可以在控制器和CAN总线之间提供完全的隔离,承受5kv的耐受电压一分钟,568V的Vpeak工作电压,10kv的浪涌测试电压。可以妥妥地保护我们的设备免受高电压的冲击。工作温度-40~105。


U100控制器采用的是NXP的MIMXRT1062,也就是此前业界常用到的i.MX RT1060系列,这是一款Cortex-M7的控制器,支持两路以太网、8路UART、两路CAN还有一些其他的接口,节点温度也是-40~105°C,说起来在这样一款CAN接口卡采用这个控制器算是大材小用了。


U100的使用非常的简单,和其他的Kvaser设备一样,只要连接上电脑安装驱动即可,如果此前有连接使用过Kvaser的其他设备,则不需要有额外的操作,能够使用其他Kvaser设备的程序都可以兼容使用U100。


U100同样具备Kvaser其他设备的一些特性,比如MagiSync等,可以实现多个USB接口卡之间的时间同步,不过这个功能我没有用过,有机会试一下再作评价。


Kvaser的一些产品可以使用t语言编程,变成一个可以离线使用的仿真设备,比如网关等,方便的解决比如CAN-CANFD网络互联等问题,可惜的是U100不支持这个功能,将来用手里支持t语言编程的设备介绍一下。


简单的试用了一下U100这款产品,总体来讲是一款用心设计的产品,优势在于其高可靠性设计,略显不足的就是只有一路通道,这样的特点却也非常清晰的表达出了这款产品的定位:当在恶劣环境中有CAN总线的使用需求时,比如在多水、多尘、高温等等的环境,必要的情况下再加装USB延长和接口防水,就可以可靠的实现CAN总线的接入。然后有人可能就要问了,为什么我不去延长CAN总线呢,只是CAN总线是不可以随意延长的,也许一个不经意的延长就会导致整个网络无法工作。


最后,简单的总结一下,Kvaser的总线产品在CAN总线应用领域里可以方便可靠的满足我们的工作应用,在一些具有特殊要求的工况下也有合用的产品可以选择,作为汽车行业的工程师们几乎不可或缺的一个工具,在有需要的时候可以尝试应用一下。


希望于工程师的经验可以更好地帮助您挑选总线产品,如您需要使用Kvaser的CAN总线产品,欢迎联系我们进行咨询。

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