當前，汽車行業正處于變革的十字路口，全球市場正加速邁向更智能的解決方案。在最新一代車輛的E/E架構中，高效傳輸大數據包的需求日益增長，因此，高速通信接口（如 100 Mbit、1000 Mbit，甚至多千兆以太網鏈路）成為發展趨勢。

然而，在現代汽車的主干網絡中，這些高速接口主要用于傳輸視頻數據等大帶寬應用。與此同時，為了執行各類控制任務，主ECU需要從分布在整車各處的傳感器采集數據，并向不同的執行器（如外圍 ECU、轉向系統、車燈等）發送指令。這些傳感器和執行器通常通過CAN總線或部分過時的通信協議（如FlexRay）連接至主干網。

相較于更高速度和較高成本的以太網鏈路，非屏蔽雙絞線電纜（如CAN總線所使用的電纜）的解決方案兼顧了成本-速度，其物理傳輸速率可達10 Mbit/s，甚至更高。

為調整成本與速度的匹配，業界近期制定了兩項新標準：10 Base-T1S和CAN XL。博世深度參與了這兩項標準的制定。

本文將重點介紹CAN XL，并聚焦于博世于 2024 年底推出的首款新一代CAN SIC XL 收發器 ASIC，該芯片支持高達20 Mbit/s的 CAN 網絡傳輸速率，為汽車通信帶來更高效、更經濟的解決方案。

01先進的CAN XL技術

在汽車通信領域，CAN 網絡憑借其穩定性、高性價比、簡單性以及靈活的網絡拓撲結構，被廣泛應用于車輛電子系統。

作為 CAN 標準的向下兼容擴展，CAN XL 協議（ISO 11898-1:2024）不僅將CAN網絡的數據傳輸速率提升至最高20 Mbit/s，還保留了CAN協議固有的仲裁機制、魯棒性以及對長支線的支持。

為了實現更高的傳輸速率，CAN XL 在物理層對總線信號進行了優化——從傳統的顯性/隱性總線狀態轉換為Level0/Level1信號狀態（見下圖）。在低速的仲裁階段，為確保所有連接至總線的 CAN 節點能夠正常監聽并報告狀態，協議引入了一個特殊的位，用于指示即將到來的高速CAN XL報文。

在混合網絡中：

傳統 CAN FD 節點（FD，SIC收發器）會忽略此類報文，直至檢測到幀結束（該過程仍采用低速傳輸）。

在純CAN XL網絡中：

CAN SIC XL 收發器收到來自控制器的PWM調制信號（在TXD信號線上），會切換至高速模式，并根據總線拓撲結構，以最高20 Mbit/s的速率傳輸數據，支持的有效載荷長度最高可達2048字節。

這一改進使 CAN XL 在提供更高帶寬的同時，仍然保持了 CAN 生態系統的核心優勢。

作為CAN 協議演進的重要推動者，博世深度參與了從CAN到CAN FD，再到CAN XL的技術開發與標準制定。

下圖展示了在不同CAN XL 數據段比特率下，凈比特率（有效信息傳輸速率）的變化趨勢。以及隨著有效載荷大小的增加，傳輸效率顯著提升。同時，圖中還對比了傳統 CAN、CAN FD 以及 10M 以太網，展現了CAN XL在提升傳輸速率和效率方面的優勢。

對比 - 凈比特率與有效載荷大小的關系

02標準化CAN XL收發器

CAN XL 具有出色的兼容性，可支持CAN FD，CAN XL以及Ethernet數據類型， 并和多種收發器兼容，包括：

SIC XL（20 Mbit/s）

SIC（8 Mbit/s）

FD（2 Mbit/s）

HS-CAN（1 Mbit/s）

CAN 協議和CAN收發器的歷史演進

為了最大化CAN XL的傳輸速率，博世全新開發了CAN SIC XL 收發器 NT156——一款符合ISO 11898-2:2024標準的獨立 CAN SIC XL 收發器。

NT156是一款雙向收發器，專為連接CAN XL 控制器而設計，負責信號調節與處理。它可使用非屏蔽雙絞線，支持最高20 Mbit/s的數據傳輸速率。

此外，CAN XL數據載荷可達2048 字節，不僅能夠承載更高層協議的數據，例如IP（Internet Protocol），甚至可實現完整以太網幀的隧道傳輸。

03豐富的IC產品開發經驗

博世公司自1970年開始生產半導體產品，迄今已有逾100個品類的車規級IC芯片實現量產。接口芯片領域，博世已量產CAN收發器，PSI5收發器，LIN模塊等多款產品。

作為汽車車載通信的全新技術，博世 CAN SIC XL 在大幅提升車內通信傳輸速率的同時，盡可能的降低了系統迭代帶來的成本。

在2024年11月德國慕尼黑電子展上，CAN SIC XL 收發器芯片NT156迎來了全球首次公開亮相。

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