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“未來，車載通信網絡的兩大主導力量將是CAN和以太網。”博世半導體集成電路與 IP 高級專家穆特·亞瑟日前在接受蓋世汽車的獨家專訪中說道。
的確，在過去數十年車載網絡標準之爭中，CAN總線憑借實時、穩定、可靠和低成本等特點從LIN、MOST、FlexRay、K-line等競爭者中脫穎而出，占據車載網絡的半壁江山。而在穆特博士的預測中，隨著CAN協議不斷進行更新換代和升級，未來CAN仍將在車載網絡中扮演重要力量。
填補CAN FD與以太網間的空白，CAN家族迎來第三代成員CAN XL
根據穆特博士的介紹，自1986年博世集團開發出面向汽車的CAN 通信協議后，CAN主要經歷了三代演進：從CAN CC到CAN FD再到最新的CAN XL。第一代CAN CC已運行了30余年，至今仍在使用；第二代協議CAN FD于2012年發布，2015年完成ISO標準化，穆特博士透露，今天道路上的大多數車均搭載著CAN FD，一輛車中大約有30至200個CAN通信節點。
CAN協議的演進；圖片來源：博世
既然如此，為何博世又要如此快地著手推出第三代協議CAN XL？對此，穆特博士解釋稱，最初這一需求是由一家德國汽車制造商提出，但博世對CAN XL的研發和推動并不僅僅因為個別企業的產品市場戰略，而在于近些年來汽車電子的迅猛發展和技術需求激增。
一方面，新一代智能網聯汽車通常搭載ADAS輔助駕駛、自動駕駛、車載娛樂和車身監控等功能，促使車企需要在車內部署眾多數量的ECU實現復雜的功能，而大量ECU的使用需要高速、高帶寬以及低延遲的車載網絡通信，但傳統CAN總線難以滿足高速、高帶寬以及低延遲的需求。另一方面，智能網聯汽車新的功能需求以及車聯網技術的變革，使得傳統的電子電氣架構已經無法滿足需求，也在逐步向域控架構乃至中央集成式電子電氣架構發展，這也需要更強大的CAN 通信協議，不僅需要高傳輸速率，最好還能在同一總線上同時運行多個網絡協議。
當前，常用車載總線既包括低速率總線，覆蓋了5MBit/s及以下的應用（目前CAN FD的典型速率是2MBit/s，最高可升級至8Mbit/s），也包含高速率的總線，即車載以太網（100/1000BASE-T1）。但是，超過90%的汽車通信需要低于100Mbit/s的數據速率，若都用100Mbit/s網絡來滿足這些通信需求，無論在成本還是效率方面都是低效的。
CAN FD和100BASE-T1之間的比特率缺口；圖片來源：博世
因此，從目前的車載網絡標準速率分布圖來看，在“綠皮車”（10Mbit/s）到“復興號”（100Mbit/s）之間有一個明顯的缺口，需要有相關技術能夠來填補，并在成本、性能和速率之間取得平衡，順應新的應用場景需求。在此背景下，CAN XL應運而生。
助力CAN與以太網“平分天下”，CAN XL底氣何在？
穆特博士之所以認為未來車載網絡中CAN總線仍將與以太網同時發揮主導力量，CAN XL在其中扮演著非常重要的作用。穆特博士認為，目前來看，CAN XL有幾大優勢非常突出。
首先，CAN XL的產品優勢非常清晰。其通信速率高達20 Mbit/s，有效負載大小增至2048字節，能提供更大的數據吞吐量；通過添加一個名為SDT的字段，能夠在同一總線上運行多個CAN網絡，這一“兼容性”是其最明顯的優勢之一，一方面，CAN XL是從CAN FD衍生，繼承了CAN FD的特性（如仲裁機制、錯誤檢測等等），能很好的銜接以CAN為主的車內通信，兼容多種收發器（CAN、FD、SIC、SIC XL）；另一方面，CAN XL對其協議做了很大的擴展，允許在CAN XL上運行TCP/IP，有望做到對以太網上層協議的良好兼容（特別是面向服務的通信方式）。可以說，早期的CAN XL的需求更多的是解決速率瓶頸，但隨著不斷的演進升級，兼容性、“包容性”成了非常關鍵的要素。
CAN XL與CAN FD以及10BASE-T1S的有效載荷對比；圖片來源：博世
成本方面，CAN XL保持了非常強的性價比，在結合CAN和以太網功能的同時，保持了CAN的低價格。同時，CAN XL具有廣泛的可用性，可以在絕大多數下一代汽車中提供。上述顯而易見的優勢，使得CAN XL具有非常廣闊的應用前景，尤其適用于3大類應用：需要更高帶寬的應用、支持SOA（面向服務的架構）的應用以及安全應用。
穆特博士還透露，在技術上趨向成熟的CAN XL，在標準化成型方面也取得了重大進展。目前，ISO標準化工作已經開始將CAN XL納入ISO標準ISO 11898-1（OSI第二層，CAN XL協議）和ISO 11898-2（OSI第一層，CAN XL收發器），博世也在積極參加這些ISO工作組的工作。CiA610-1（OSI第二層，CAN XL協議）和CiA610-3（OSI第一層，CAN XL收發器）的規范也已經發布，此外，CAN XL還取得了AUTOSAR的支持，這一點對汽車制造商來說非常重要。
CAN XL標準化成型工作；圖片來源：博世
提及汽車OEM，穆特在采訪中表示，博世在CAN XL的開發方面與汽車制造商保持著緊密的合作。“例如，博世最近幫助戴姆勒卡車實施了一項概念驗證，即在車內用CAN XL網絡取代FD網絡，目的是獲得關于CAN XL的魯棒性和潛力的實驗數據。最后結果非常順利。”
不止戴姆勒卡車等汽車制造商在積極推進CAN XL，一些頭部半導體廠商和工具供應商也早在CAN XL上有所布局。英飛凌、恩智浦、意法半導體、瑞薩等知名廠商已推出基于CAN XL的MCU產品，目前大多處于SAMPLE階段；是德科技早在去年就推出了業界首款適用于CAN XL協議的示波器。作為業界知名的Tier 1廠商，博世不僅有功率器件、傳感器等半導體產品，也提供IP產品，針對CAN XL，博世推出的IP產品X_CAN也已經準備就緒。
至于國內的客戶，穆特博士說道：“雖然國內客戶的節奏比國外客戶稍微慢了一點，但我們接觸下來發現他們也都很感興趣。”隨著工具、軟件的不斷豐富以及頭部半導體廠商的積極參與，CAN XL的生態已日趨完善，接下來，CAN XL在汽車上的廣泛應用也將變得更加順暢。
CAN XL未來大有可為，中國OEM或率先采用
隨著電子電氣技術和軟件定義汽車的發展，車上需要的ECU越來越多。例如，一款寶馬汽車上安裝了100多個ECU，其中30%的ECU有多個網絡接口；車輛采用了7個不同的通信技術，使用了超過1公里長的通信線纜來連接。這意味著新一代汽車對更高帶寬、更安全和更兼容的車載網絡發展的需求越來越強。在部分情況下，甚至需要將 CAN 和車載以太網結合起來一起使用。
但是對于許多傳統的汽車網絡用例來說，CAN 仍然更具成本效益。行業分析人士表示，未來較長一段時間內，車載以太網與CAN都將是相互依存的，這一點與穆特博士的觀點不謀而合。穆特認為：“未來以太網將支持高比特率，主要用于信息主干網的實現；而小于20 Mbit/s以下的中低速率場景將由CAN FD/FD Light和XL等來實現。”二者各司其職，各有自己的用武之地。
具體到CAN XL，由于其既保留了前兩代CAN本身的優勢和特點，又能對以太網進行銜接和兼容，有很大的發展潛力。雖然CAN XL目前尚未正式發布，但穆特博士非常看好其未來的應用前景：“鑒于西方主要的一些MCU制造商將在其產品中廣泛支持CAN XL，許多中國MCU制造商也將很快支持CAN XL，越來越多的收發器產品中也將采用CAN XL，CAN XL廣泛的可用性已經得到保證。”
萬事俱備，只欠東風。穆特博士指出，目前CAN XL已經準備好在車上使用，只差最后一個步驟：大規模的量產上車。談及誰會率先在車上使用CAN XL網絡時，穆特認為，盡管CAN XL的需求最初是由一家德國汽車制造商提出，但中國OEM很可能成為第一個“吃螃蟹的人”，“因為中國汽車制造商雖然起步較晚，對最新的CAN XL網絡了解可能也不多，但不可否認，中國OEM在新技術的采用上非常積極和迅速。”
那么，何時能在車上看到CAN XL的大規模應用？穆特表示：“CAN XL在車上的具體應用時間將取決于汽車制造商的速度。現在是OEM決定將CAN XL設計到E/E架構中的時候了。”穆特同時強調稱，“博世正在與一些汽車制造商密切合作，討論潛在機會。”其中就包括中國的汽車制造商。據悉，博世已經與一些中國電動汽車新勢力進行了接洽，后者對CAN XL十分感興趣。
車載通信作為智能網聯功能的血液，對于智能駕駛的性能提升、智能座艙的服務多樣化等都非常重要。CAN XL的推出和采用，結合以太網等其他車載總線通信技術，將為智能網聯電動汽車如火如荼的形態升級和業態演進更添一把火。
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