2514
“未来，车载通信网络的两大主导力量将是CAN和以太网。”博世半导体集成电路与 IP 高级专家穆特·亚瑟日前在接受盖世汽车的独家专访中说道。
的确，在过去数十年车载网络标准之争中，CAN总线凭借实时、稳定、可靠和低成本等特点从LIN、MOST、FlexRay、K-line等竞争者中脱颖而出，占据车载网络的半壁江山。而在穆特博士的预测中，随着CAN协议不断进行更新换代和升级，未来CAN仍将在车载网络中扮演重要力量。
填补CAN FD与以太网间的空白，CAN家族迎来第三代成员CAN XL
根据穆特博士的介绍，自1986年博世集团开发出面向汽车的CAN 通信协议后，CAN主要经历了三代演进：从CAN CC到CAN FD再到最新的CAN XL。第一代CAN CC已运行了30余年，至今仍在使用；第二代协议CAN FD于2012年发布，2015年完成ISO标准化，穆特博士透露，今天道路上的大多数车均搭载着CAN FD，一辆车中大约有30至200个CAN通信节点。
CAN协议的演进；图片来源：博世
既然如此，为何博世又要如此快地着手推出第三代协议CAN XL？对此，穆特博士解释称，最初这一需求是由一家德国汽车制造商提出，但博世对CAN XL的研发和推动并不仅仅因为个别企业的产品市场战略，而在于近些年来汽车电子的迅猛发展和技术需求激增。
一方面，新一代智能网联汽车通常搭载ADAS辅助驾驶、自动驾驶、车载娱乐和车身监控等功能，促使车企需要在车内部署众多数量的ECU实现复杂的功能，而大量ECU的使用需要高速、高带宽以及低延迟的车载网络通信，但传统CAN总线难以满足高速、高带宽以及低延迟的需求。另一方面，智能网联汽车新的功能需求以及车联网技术的变革，使得传统的电子电气架构已经无法满足需求，也在逐步向域控架构乃至中央集成式电子电气架构发展，这也需要更强大的CAN 通信协议，不仅需要高传输速率，最好还能在同一总线上同时运行多个网络协议。
当前，常用车载总线既包括低速率总线，覆盖了5MBit/s及以下的应用（目前CAN FD的典型速率是2MBit/s，最高可升级至8Mbit/s），也包含高速率的总线，即车载以太网（100/1000BASE-T1）。但是，超过90%的汽车通信需要低于100Mbit/s的数据速率，若都用100Mbit/s网络来满足这些通信需求，无论在成本还是效率方面都是低效的。
CAN FD和100BASE-T1之间的比特率缺口；图片来源：博世
因此，从目前的车载网络标准速率分布图来看，在“绿皮车”（10Mbit/s）到“复兴号”（100Mbit/s）之间有一个明显的缺口，需要有相关技术能够来填补，并在成本、性能和速率之间取得平衡，顺应新的应用场景需求。在此背景下，CAN XL应运而生。
助力CAN与以太网“平分天下”，CAN XL底气何在？
穆特博士之所以认为未来车载网络中CAN总线仍将与以太网同时发挥主导力量，CAN XL在其中扮演着非常重要的作用。穆特博士认为，目前来看，CAN XL有几大优势非常突出。
首先，CAN XL的产品优势非常清晰。其通信速率高达20 Mbit/s，有效负载大小增至2048字节，能提供更大的数据吞吐量；通过添加一个名为SDT的字段，能够在同一总线上运行多个CAN网络，这一“兼容性”是其最明显的优势之一，一方面，CAN XL是从CAN FD衍生，继承了CAN FD的特性（如仲裁机制、错误检测等等），能很好的衔接以CAN为主的车内通信，兼容多种收发器（CAN、FD、SIC、SIC XL）；另一方面，CAN XL对其协议做了很大的扩展，允许在CAN XL上运行TCP/IP，有望做到对以太网上层协议的良好兼容（特别是面向服务的通信方式）。可以说，早期的CAN XL的需求更多的是解决速率瓶颈，但随着不断的演进升级，兼容性、“包容性”成了非常关键的要素。
CAN XL与CAN FD以及10BASE-T1S的有效载荷对比；图片来源：博世
成本方面，CAN XL保持了非常强的性价比，在结合CAN和以太网功能的同时，保持了CAN的低价格。同时，CAN XL具有广泛的可用性，可以在绝大多数下一代汽车中提供。上述显而易见的优势，使得CAN XL具有非常广阔的应用前景，尤其适用于3大类应用：需要更高带宽的应用、支持SOA（面向服务的架构）的应用以及安全应用。
穆特博士还透露，在技术上趋向成熟的CAN XL，在标准化成型方面也取得了重大进展。目前，ISO标准化工作已经开始将CAN XL纳入ISO标准ISO 11898-1（OSI第二层，CAN XL协议）和ISO 11898-2（OSI第一层，CAN XL收发器），博世也在积极参加这些ISO工作组的工作。CiA610-1（OSI第二层，CAN XL协议）和CiA610-3（OSI第一层，CAN XL收发器）的规范也已经发布，此外，CAN XL还取得了AUTOSAR的支持，这一点对汽车制造商来说非常重要。
CAN XL标准化成型工作；图片来源：博世
提及汽车OEM，穆特在采访中表示，博世在CAN XL的开发方面与汽车制造商保持着紧密的合作。“例如，博世最近帮助戴姆勒卡车实施了一项概念验证，即在车内用CAN XL网络取代FD网络，目的是获得关于CAN XL的鲁棒性和潜力的实验数据。最后结果非常顺利。”
不止戴姆勒卡车等汽车制造商在积极推进CAN XL，一些头部半导体厂商和工具供应商也早在CAN XL上有所布局。英飞凌、恩智浦、意法半导体、瑞萨等知名厂商已推出基于CAN XL的MCU产品，目前大多处于SAMPLE阶段；是德科技早在去年就推出了业界首款适用于CAN XL协议的示波器。作为业界知名的Tier 1厂商，博世不仅有功率器件、传感器等半导体产品，也提供IP产品，针对CAN XL，博世推出的IP产品X_CAN也已经准备就绪。
至于国内的客户，穆特博士说道：“虽然国内客户的节奏比国外客户稍微慢了一点，但我们接触下来发现他们也都很感兴趣。”随着工具、软件的不断丰富以及头部半导体厂商的积极参与，CAN XL的生态已日趋完善，接下来，CAN XL在汽车上的广泛应用也将变得更加顺畅。
CAN XL未来大有可为，中国OEM或率先采用
随着电子电气技术和软件定义汽车的发展，车上需要的ECU越来越多。例如，一款宝马汽车上安装了100多个ECU，其中30%的ECU有多个网络接口；车辆采用了7个不同的通信技术，使用了超过1公里长的通信线缆来连接。这意味着新一代汽车对更高带宽、更安全和更兼容的车载网络发展的需求越来越强。在部分情况下，甚至需要将 CAN 和车载以太网结合起来一起使用。
但是对于许多传统的汽车网络用例来说，CAN 仍然更具成本效益。行业分析人士表示，未来较长一段时间内，车载以太网与CAN都将是相互依存的，这一点与穆特博士的观点不谋而合。穆特认为：“未来以太网将支持高比特率，主要用于信息主干网的实现；而小于20 Mbit/s以下的中低速率场景将由CAN FD/FD Light和XL等来实现。”二者各司其职，各有自己的用武之地。
具体到CAN XL，由于其既保留了前两代CAN本身的优势和特点，又能对以太网进行衔接和兼容，有很大的发展潜力。虽然CAN XL目前尚未正式发布，但穆特博士非常看好其未来的应用前景：“鉴于西方主要的一些MCU制造商将在其产品中广泛支持CAN XL，许多中国MCU制造商也将很快支持CAN XL，越来越多的收发器产品中也将采用CAN XL，CAN XL广泛的可用性已经得到保证。”
万事俱备，只欠东风。穆特博士指出，目前CAN XL已经准备好在车上使用，只差最后一个步骤：大规模的量产上车。谈及谁会率先在车上使用CAN XL网络时，穆特认为，尽管CAN XL的需求最初是由一家德国汽车制造商提出，但中国OEM很可能成为第一个“吃螃蟹的人”，“因为中国汽车制造商虽然起步较晚，对最新的CAN XL网络了解可能也不多，但不可否认，中国OEM在新技术的采用上非常积极和迅速。”
那么，何时能在车上看到CAN XL的大规模应用？穆特表示：“CAN XL在车上的具体应用时间将取决于汽车制造商的速度。现在是OEM决定将CAN XL设计到E/E架构中的时候了。”穆特同时强调称，“博世正在与一些汽车制造商密切合作，讨论潜在机会。”其中就包括中国的汽车制造商。据悉，博世已经与一些中国电动汽车新势力进行了接洽，后者对CAN XL十分感兴趣。
车载通信作为智能网联功能的血液，对于智能驾驶的性能提升、智能座舱的服务多样化等都非常重要。CAN XL的推出和采用，结合以太网等其他车载总线通信技术，将为智能网联电动汽车如火如荼的形态升级和业态演进更添一把火。
下载ECAD模型
