遙控邊緣通訊協(xié)定

遙控通訊協(xié)定解決方案包括 10BASE-T1S、CAN FD light 和透過(guò) CAN 的 UART。這些通訊協(xié)定以半雙工模式運(yùn)作，允許在兩臺(tái)裝置之間進(jìn)行非同步雙向資料傳輸。半雙工可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分支功能，其中有兩臺(tái)以上裝置透過(guò)同一匯流排進(jìn)行通訊，只需命令 ECU 中的單一網(wǎng)路裝置即可與多個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)互動(dòng)。圖 7說(shuō)明了多點(diǎn)分支拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的範(fàn)例。

10BASE-T1S、CAN FD light 和透過(guò) CAN 的 UART 通訊在多點(diǎn)分支與匯流排拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，在速度、有效負(fù)載容量和節(jié)點(diǎn)數(shù)量上有所不同。表 2比較了這些通訊協(xié)定。

圖 8顯示了循環(huán)和命令應(yīng)答機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的差異。循環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)週期性運(yùn)作，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都基於其節(jié)點(diǎn) ID 在每個(gè)週期有一個(gè)專用的傳輸機(jī)會(huì)。這會(huì)自動(dòng)進(jìn)行仲裁，但需要調(diào)停以確保優(yōu)先度或時(shí)間關(guān)鍵資料不會(huì)因匯流排上的低優(yōu)先度資料而延遲。命令應(yīng)答機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求命令 ECU 在匯流排上發(fā)送資料之前提示下游節(jié)點(diǎn)。傳輸順序由命令 ECU 決定，而不是由節(jié)點(diǎn) ID 決定。

10BASE-T1S 由電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì) (IEEE) 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)化，使用由技術(shù)委員會(huì) 18 標(biāo)準(zhǔn)化的遙控通訊協(xié)定。它以 10Mbps 的速度運(yùn)作，採(cǎi)用循環(huán)多點(diǎn)分支拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。10BASE-T1S 作為乙太網(wǎng)路通訊協(xié)定，可以整合乙太網(wǎng)路功能，例如媒體存取控制安全性 (MACSec)、時(shí)效性網(wǎng)路 (TSN)、音訊視訊橋接 (AVB) 和資料線供電 (PoDL) 等。表 3介紹了這四個(gè)功能。此外，已使用高速乙太網(wǎng)路骨幹的系統(tǒng)可因採(cǎi)用全乙太網(wǎng)路的簡(jiǎn)化軟體而獲益。

CAN FD light 是以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO) 11898-1:2024 標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的 CAN FD 變體，以 1Mbps 至 5Mbps 運(yùn)作。傳統(tǒng) CAN 採(cǎi)用 CAN 仲裁（節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸，節(jié)點(diǎn) ID 最低者獲勝），CAN FD light 與其不同，採(cǎi)用命令端-應(yīng)答端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)運(yùn)作。邊緣節(jié)點(diǎn)採(cǎi)用 CAN FD light 應(yīng)答機(jī)，而命令 ECU 則使用 CAN FD light 命令或 CAN FD 收發(fā)器。由於許多預(yù)先存在的架構(gòu)已使用 CAN FD 收發(fā)器與邊緣節(jié)點(diǎn)通訊，因此將 CAN FD light 整合到目前架構(gòu)中十分簡(jiǎn)單。然而，由於控制器仲裁階段的限制，要達(dá)到速度 >1Mbps，則需要 CAN FD light 命令。

10BASE-T1S 和 CAN FD light 通訊協(xié)定都會(huì)將乙太網(wǎng)路和 CAN 橋接至 SPI、I2C、UART、GPIO 和 PWM 等其他通訊協(xié)定（請(qǐng)參閱圖 9）。此橋接功能可透過(guò) 10BASE-T1S 和 CAN FD light 遙控多個(gè)感測(cè)器與驅(qū)動(dòng)器，讓這兩種解決方案在各種終端應(yīng)用中均具備用途。

透過(guò) CAN 的 UART 使用 CAN 收發(fā)器透過(guò) CAN 實(shí)體層 (PHY) 傳輸 UART 封包（請(qǐng)參閱圖 10）。透過(guò) CAN 的 UART 在命令端-應(yīng)答端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中以 ≤1Mbps 運(yùn)作，可提供符合成本效益的解決方案，但需仰賴 UART 架構(gòu)驅(qū)動(dòng)器（例如 LED），或具整合式即時(shí)控制和診斷功能的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器。

具備整合式即時(shí)控制的智慧型驅(qū)動(dòng)器可減少上游控制需求量，以補(bǔ)充遙控邊緣解決方案的不足。德州儀器 (TI) 提供無(wú)感測(cè)器馬達(dá)系統(tǒng)整合式控制的智慧型馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，其中包含無(wú)刷 DC (BLDC) 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的無(wú)感測(cè)器場(chǎng)導(dǎo)向控制，以及適用於步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的整合式電流感測(cè)與失速偵測(cè)。步進(jìn)馬達(dá)特別適合遙控邊緣應(yīng)用，因?yàn)殍a於旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)確度提升，步進(jìn)馬達(dá)所需的上游診斷資料也較少。表 4列出部分 TI 裝置。