CANXL协议解读系列 | (2)一文读懂ISO 11898-2：2024 CANXL物理层

       2024年3月22日， ISO 推出11898-2：2024版本，标志着CAN总线收发器的最高速率由CANFD行业认可的8Mbit/s提速到最高20Mbit/s（2024年5月24日ISO 11898-1 2024已发表）。20Mbit/s的传输带宽不仅填补了CAN与Ethernet之间速率差距，2048Byte的payload和实时性的保留也给CAN网络本身带来更大的设计开发空间。英飞凌、ST、Vector和NXP等厂商目前已推出CAN SIC XL收发器的样片，比如NXP的”Albi”收发器，大大推进了CAN XL技术的行业落地。

CANXL 收发器

       CAN XL（Controller Area Network eXtended Length）作为CAN通信技术的最新进展，在PCS和PMA子层中增加了PWM编/解码机制，用以在高速数据传输时切换PMA子层的总线驱动方式由显性/隐性变为level_0/level_1以达到20Mbit/s的传输速率。并且，Kavser在底斯律通过NXP的CAN SIC XL收发器已验证20Mbit/s的速率，并认为CANXL技术仍有技术空间到达30Mbit/s。

       CAN SIC为目前市面已量产的CAN收发器，行业内认可在多节点的总线通信中，最高可支持8Mbit/s。其仅支持显性/隐性的驱动方式，即不进行FAST mode的模式转换。

       CAN SIC XL目前仍处于“样片“阶段，最高速率为20Mbit/s。支持显性/隐性和level_0/level_1两种总线驱动方式，数据段可通过模式转换进入FAST Mode（level_0/level_1）并达到20Mbit/s的传输速率。

 

• CAN XL Controller + CAN SIC

       作为CAN SIC XL的过度方案，CAN XL Controller + CAN SIC方案无需在目前的硬件进行更新，即可延用目前CAN FD的SIC收发器进行CAN XL数据的传输。在应用场景上，智驾域数据（比如毫米波雷达多个点位数据）可通过CAN XL 2048Byte的数据场整帧传输，有效弥补CAN FD 64Byte的限制，减少中央处理器的处理压力。（注：此方案需要对CAN SIC驱动进行适应性处理）

 

• CAN XL Controller + CAN SIC XL

       CAN XL Controller + CAN SIC XL方案作为CAN XL技术的标准方案，硬件要求上需要CAN收发器支持SIC mode和FAST mode的模式转换功能，即支持显性/隐性和level_0/level_1两种总线驱动方式以达到20Mbit/s的传输速率。应用场景上，CAN XL Controller + CAN SIC XL方案可满足CAN网络节点大数据传输的需求并且可以弥补CAN与Ethernet之间的速率差距。除此之外，该方案也给CAN与Ethernet之间的数据交互带来更大的便捷性。

 

CAN XL电气属性

       如前文所述，CAN XL支持两种总线驱动方式，即显性/隐性的总线驱动方式和level_0/level_1的总线驱动方式，两种总线驱动方式总线上的电气属性是有所差异的。显性/隐性的驱动方式的电气属于与CAN FD一致（NRZ编码）并且可以兼容。level_0/level_1的总线驱动方式不再采用NRZ。

• SIC mode（显性/隐性）

       11898-2：2024中声明，SIC mode下总线Biasing active状态下隐性信号的电平识别区间为-3V到+0.5V之间。显性信号的电平识别区间为+0.9V到+8V之间。

       SIC mode下总线Biasing inactive状态下隐性信号的电平识别区间为-3V到+0.4V之间。显性信号的电平识别区间为+1.15V到+8V之间。

• FAST mode（level_0/level_1）

       11898-2：2024中声明，FAST mode下level_0信号的电平识别区间为+0.1V到8V之间。level_1信号的电平识别区间为-8V到-0.1V之间

CAN XL模式转换

• SIC mode to FAST mode

       resXL和ADH字段之间会进行模式转换，由SIC mode模式转换为FAST mode模式并启用PWM编码。其中，ADH字段的前两个PWM信号为logical0以保证模式转换的过程中信号不发生跳变。当模式转换完成后，ADH字段的PWM信号为logical1代表ADH位为level_1。

• FAST mode to SIC mode

       FCP0和DAH字段之间会进行模式转换，由FAST mode模式转换为SIC mode模式并停止使用PWM编码。

 

CANXL应用场景

• CANFD & CANXL 混合网络

       CAN XL和CAN FD节点都使用CAN SIC收发器进行通信，传输速率最高为8Mbit/s。当CANXL节点进行通信时，CAN FD节点进入静默状态。

 

• CANXL 低速网络

       网络中都为CAN XL 节点并且使用CAN SIC收发器进行通信，传输速率最高为8Mbit/s。当CANXL节点以较低速率进行大数据传输。该方案可作为CAN SIC XL量产前的替代方案或低成本方案。

 

• CANXL 高速网络

       网络中都为CAN XL 节点并且使用CAN SIC XL收发器进行通信，传输速率最高为20Mbit/s。

 

总结

       总的来说，伴随着ISO 11898-2：2024版本的更新，第三代CAN总线通信CAN XL技术迎来了它的序幕。CAN XL在保持CAN总线低延时和高可靠性等优势下，更进一步将带宽提升到了20Mbit/s。除此之外，CANXL的2048 Byte的数据端也为大数据传输和Ethernet交互需求提供了更多的便捷。

       2024年5月24日，ISO 11898-1第三版发表并作为新一代CAN总线通信的国际标准。CAN SIC XL收发器也即将量产投入到新一代车载网络的应用中。届时，期待CAN XL将作为车载网络的新星，给汽车行业注入新的动力和活力。

       经纬恒润作为OPEN联盟会员和AUTOSAR联盟的高级合作伙伴，长期为国内外各大OEM和供应商提供涵盖TCP/IP、SOME/IP、DoIP、AVB、TSN、DDS等技术领域的设计和测试咨询服务，积极研发和探索车载网络前沿技术的工程应用。通过多个项目的实践经验，已建立了高质量、本土化的设计与测试一体化解决方案，为整车网络架构提供可靠支持。

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