驅動汽車電子創新：RIGOL CAN-FD總線分析解決方案

在當今快速發展的汽車行業中，智能化、網聯化和自動駕駛技術的興起正在重塑汽車的電子架構。隨著車輛功能的日益復雜，從高級駕駛輔助系統（ADAS）到車聯網（V2X）通信，再到整車級的軟件更新（OTA），汽車內部的數據傳輸需求呈指數級增長。傳統 CAN 總線技術由德國博世公司于1986年推出，在面對當今復雜多變的汽車電子架構時，已逐漸顯露出其性能瓶頸。為了突破這一限制，滿足汽車行業對高速數據傳輸和高可靠性通信的需求，2015年由ISO 11898-1標準定義，CAN-FD（CAN with Flexible Data-Rate）總線技術應運而生，為汽車電子通信帶來了更高的帶寬、更大的數據幀容量和更強的容錯能力。

根據市場研究機構的數據顯示，截至2024年，全球汽車電子系統中傳統 CAN 總線的市場占比已從2018年的90%以上下降至約60%，而 CAN-FD 總線的市場占比則從2018年的不足5%迅速增長至2024年的約25%，根據行業調研，2025年新上市車型中CAN-FD滲透率將超過60%。隨著新一代智能化汽車迅猛發展，CAN-FD逐漸成為新一代車載網絡的核心協議，尤其在L3級以上自動駕駛系統中，其高帶寬和低延遲優勢愈發顯著。這一趨勢表明，汽車行業對更高帶寬和更高效通信協議的需求正在快速增長。

RIGOL 作為電子測試測量領域的佼佼者，憑借其先進的示波器技術和專業的總線分析解決方案，為CAN-FD總線的開發、測試和驗證提供了強有力的支持。

一、CAN-FD總線技術：突破傳統CAN總線的限制

在傳統的CAN總線架構下，一幀報文最多只能傳輸64位（8個字節）的數據，而在實際應用中，總線負載率已接近70%，已難以滿足現代汽車電子系統的需求。CAN-FD總線技術實現三大突破：

●   雙速率模式：仲裁段保持1Mbps，數據段提速至8Mbps；

●   數據擴容：單幀最大支持64字節；

●   增強校驗：17/21位CRC算法+固定填充位。

CAN和CAN-FD總線的數據幀差異

CAN-FD總線具有多種優異性能：

●   高速數據傳輸：CAN-FD總線支持靈活的數據傳輸速率，數據段可達8 Mbit/s，相比傳統CAN 總線的1 Mbit/s，數據傳輸速率大幅提升。

●   差分信號傳輸：采用差分信號傳輸方式，具有出色的抗噪性能，能夠在復雜的電磁環境中保持信號的穩定性和完整性。

●   非破壞性位仲裁機制：通過信息內的標識符ID決定信息發送的優先順序，確保已發送數據的完整性和及時性。

●   無地址概念：繼承自CAN總線的CAN-FD總線上的節點沒有“地址”的概念，這使得在總線上增加節點時，不會對已有節點的軟硬件及應用層造成影響。

●   容錯處理功能：所有節點都可以檢測出錯誤，并在檢測到錯誤時立即通知總線上的其他節點。正在發送消息的節點如果檢測到錯誤，會立即停止當前的發送，并重復發送此消息，直到消息成功發送為止。

●   遠程數據請求：通過發送“遙控幀”請求其他單元發送數據，增強了總線的交互能力。

二、CAN-FD總線分析對示波器的需求

CAN-FD總線技術的復雜性和高性能要求對測試設備提出了更高的挑戰。示波器在CAN-FD總線的開發、調試和驗證過程中扮演著至關重要的角色。為了確保CAN-FD總線的可靠性和性能，示波器需要具備以下關鍵特性：

●   高采樣率：能夠清晰捕捉和顯示串行模擬信號，觀測其物理特性。

●   大存儲深度：記錄較長時間的總線控制過程，滿足長時間觀測的需求。

●   強大的觸發功能及高波形捕獲率：能夠捕獲錯誤并對應捕獲波形，發掘問題根因。

三、RIGOL CAN-FD總線分析解決方案

RIGOL提供完善的CAN-FD的總線分析解決方案，通過高性能數字示波搭載協議分析功能，在實際設計場景中，能夠幫助工程師準確捕獲實際的CAN-FD總線波形，不僅可以清晰觀察到CAN-FD總線的物理信號，還可以通過協議解碼功能輕松地發現錯誤、調試硬件、加快開發進度，為高速度、高質量完成工程提供保障。

RIGOL MHO/DHO5000 系列數字示波器：高性能測試平臺

RIGOL MHO/DHO5000 系列數字示波器是RIGOL為滿足復雜電子系統測試需求而推出的高性能示波器。該系列示波器搭載RIGOL自研的半人馬座技術平臺，具備以下突出優勢：

●   高分辨率與高帶寬：提供12bit高分辨率，4GSa/s實時采樣率以及最高 1 GHz 模擬帶寬，能夠更真實地捕捉并還原信號。

●   大存儲深度：最大500 Mpts存儲深度，即使在高采樣率下也能采集更長時間的波形。

●   快速錄制模式：實現最高1,000,000 wfms/s 波形捕獲率，更容易捕獲偶發的信號瑕疵。

●   強大的串行總線分析功能：支持多種主流串行總線，包括 RS232/UART、I2C、SPI、LIN、CAN、CAN-FD、FlexRay、I2S、MIL-STD-1553等。

協議解碼與分析：精準定位問題

RIGOL MHO/DHO5000 系列示波器的串行總線分析功能為CAN-FD總線的開發和測試提供了強大的支持，能夠滿足CAN-FD總線物理信號的測試需求，并且能夠提供簡便的解碼設置操作界面，支持：

●   靈活的屏幕多窗口分屏顯示：同步顯示解碼結果與列表結果，方便觀測總線數據信息。

●   多路總線分析功能：滿足同時分析多路CAN節點的需要。

讓工程師可以輕松地對CAN-FD總線信號進行解碼和分析。實時觀測總線上的數據幀結構、傳輸速率、信號質量等關鍵信息，幫助工程師快速定位和解決問題。

四、總結

隨著汽車電子系統的不斷發展，CAN-FD總線技術憑借其高速數據傳輸能力和強大的容錯處理功能，已成為現代汽車電子通信的關鍵技術。RIGOL MHO/DHO5000系列數字示波器以其卓越的性能和強大的總線分析功能，為CAN-FD總線的開發、測試和驗證提供了全面的解決方案。通過RIGOL的先進測試工具，工程師能夠更加高效地進行協議解碼、信號分析和問題診斷，從而推動汽車電子技術的創新和發展。