驱动汽车电子创新：RIGOL CAN-FD总线分析解决方案

在当今快速发展的汽车行业中，智能化、网联化和自动驾驶技术的兴起正在重塑汽车的电子架构。随着车辆功能的日益复杂，从高级驾驶辅助系统（ADAS）到车联网（V2X）通信，再到整车级的软件更新（OTA），汽车内部的数据传输需求呈指数级增长。传统 CAN 总线技术由德国博世公司于1986年推出，在面对当今复杂多变的汽车电子架构时，已逐渐显露出其性能瓶颈。为了突破这一限制，满足汽车行业对高速数据传输和高可靠性通信的需求，2015年由ISO 11898-1标准定义，CAN-FD（CAN with Flexible Data-Rate）总线技术应运而生，为汽车电子通信带来了更高的带宽、更大的数据帧容量和更强的容错能力。

根据市场研究机构的数据显示，截至2024年，全球汽车电子系统中传统 CAN 总线的市场占比已从2018年的90%以上下降至约60%，而 CAN-FD 总线的市场占比则从2018年的不足5%迅速增长至2024年的约25%，根据行业调研，2025年新上市车型中CAN-FD渗透率将超过60%。随着新一代智能化汽车迅猛发展，CAN-FD逐渐成为新一代车载网络的核心协议，尤其在L3级以上自动驾驶系统中，其高带宽和低延迟优势愈发显著。这一趋势表明，汽车行业对更高带宽和更高效通信协议的需求正在快速增长。

RIGOL 作为电子测试测量领域的佼佼者，凭借其先进的示波器技术和专业的总线分析解决方案，为CAN-FD总线的开发、测试和验证提供了强有力的支持。

一、CAN-FD总线技术：突破传统CAN总线的限制

在传统的CAN总线架构下，一帧报文最多只能传输64位（8个字节）的数据，而在实际应用中，总线负载率已接近70%，已难以满足现代汽车电子系统的需求。CAN-FD总线技术实现三大突破：

●   双速率模式：仲裁段保持1Mbps，数据段提速至8Mbps；

●   数据扩容：单帧最大支持64字节；

●   增强校验：17/21位CRC算法+固定填充位。

CAN和CAN-FD总线的数据帧差异

CAN-FD总线具有多种优异性能：

●   高速数据传输：CAN-FD总线支持灵活的数据传输速率，数据段可达8 Mbit/s，相比传统CAN 总线的1 Mbit/s，数据传输速率大幅提升。

●   差分信号传输：采用差分信号传输方式，具有出色的抗噪性能，能够在复杂的电磁环境中保持信号的稳定性和完整性。

●   非破坏性位仲裁机制：通过信息内的标识符ID决定信息发送的优先顺序，确保已发送数据的完整性和及时性。

●   无地址概念：继承自CAN总线的CAN-FD总线上的节点没有“地址”的概念，这使得在总线上增加节点时，不会对已有节点的软硬件及应用层造成影响。

●   容错处理功能：所有节点都可以检测出错误，并在检测到错误时立即通知总线上的其他节点。正在发送消息的节点如果检测到错误，会立即停止当前的发送，并重复发送此消息，直到消息成功发送为止。

●   远程数据请求：通过发送“遥控帧”请求其他单元发送数据，增强了总线的交互能力。

二、CAN-FD总线分析对示波器的需求

CAN-FD总线技术的复杂性和高性能要求对测试设备提出了更高的挑战。示波器在CAN-FD总线的开发、调试和验证过程中扮演着至关重要的角色。为了确保CAN-FD总线的可靠性和性能，示波器需要具备以下关键特性：

●   高采样率：能够清晰捕捉和显示串行模拟信号，观测其物理特性。

●   大存储深度：记录较长时间的总线控制过程，满足长时间观测的需求。

●   强大的触发功能及高波形捕获率：能够捕获错误并对应捕获波形，发掘问题根因。

三、RIGOL CAN-FD总线分析解决方案

RIGOL提供完善的CAN-FD的总线分析解决方案，通过高性能数字示波搭载协议分析功能，在实际设计场景中，能够帮助工程师准确捕获实际的CAN-FD总线波形，不仅可以清晰观察到CAN-FD总线的物理信号，还可以通过协议解码功能轻松地发现错误、调试硬件、加快开发进度，为高速度、高质量完成工程提供保障。

RIGOL MHO/DHO5000 系列数字示波器：高性能测试平台

RIGOL MHO/DHO5000 系列数字示波器是RIGOL为满足复杂电子系统测试需求而推出的高性能示波器。该系列示波器搭载RIGOL自研的半人马座技术平台，具备以下突出优势：

●   高分辨率与高带宽：提供12bit高分辨率，4GSa/s实时采样率以及最高 1 GHz 模拟带宽，能够更真实地捕捉并还原信号。

●   大存储深度：最大500 Mpts存储深度，即使在高采样率下也能采集更长时间的波形。

●   快速录制模式：实现最高1,000,000 wfms/s 波形捕获率，更容易捕获偶发的信号瑕疵。

●   强大的串行总线分析功能：支持多种主流串行总线，包括 RS232/UART、I2C、SPI、LIN、CAN、CAN-FD、FlexRay、I2S、MIL-STD-1553等。

协议解码与分析：精准定位问题

RIGOL MHO/DHO5000 系列示波器的串行总线分析功能为CAN-FD总线的开发和测试提供了强大的支持，能够满足CAN-FD总线物理信号的测试需求，并且能够提供简便的解码设置操作界面，支持：

●   灵活的屏幕多窗口分屏显示：同步显示解码结果与列表结果，方便观测总线数据信息。

●   多路总线分析功能：满足同时分析多路CAN节点的需要。

让工程师可以轻松地对CAN-FD总线信号进行解码和分析。实时观测总线上的数据帧结构、传输速率、信号质量等关键信息，帮助工程师快速定位和解决问题。

四、总结

随着汽车电子系统的不断发展，CAN-FD总线技术凭借其高速数据传输能力和强大的容错处理功能，已成为现代汽车电子通信的关键技术。RIGOL MHO/DHO5000系列数字示波器以其卓越的性能和强大的总线分析功能，为CAN-FD总线的开发、测试和验证提供了全面的解决方案。通过RIGOL的先进测试工具，工程师能够更加高效地进行协议解码、信号分析和问题诊断，从而推动汽车电子技术的创新和发展。