Das Controller-Area-Network-Protokoll (CAN) wurde Mitte der 1980er Jahre für die Automobilindustrie entwickelt und hatte eine Verringerung der Verdrahtungs-Komplexität (Gewicht, Menge und Kosten) für die Datenübertragung in zunehmend stärker vernetzten Anwendungen zum Ziel. CAN und die damit verbundenen Vorteile kommen auch in anderen Märkten wie Fabrikautomatisierung und Medizintechnik zum Einsatz, sodass heute mehr als 1 Milliarde CAN-Knoten weltweit pro Jahr ausgeliefert und demensprechend viele MCUs produziert werden.

CAN-Protokoll in 8-Bit-MCUs

Herkömmliche CAN-Datenkommunikation ist ereignisorientiert, sodass Mikrocontroller und anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) in Anwendungen ohne Host-Computer direkt miteinander kommunizieren können. Die Integration durch Halbleiterunternehmen hat die Kosteneffizienz und Kompatibilität von CAN zu vielen Automotive-Systemen erheblich verbessert. Seit den frühen 2000er Jahren wurde das CAN-Protokoll auch in 8-Bit-MCUs integriert. In letzter Zeit nutzt ein ursprünglich im Jahr 2015 eingeführtes 8-Bit-MCU-Design-Konzept Core-unabhängige Peripherieschaltungen (Core Independent Peripherals, CIPs) und ermöglicht damit einer neuen Familie von 8-Bit-MCUs die Lösung vieler System-Aspekte bei CAN-Anwendungen.

Neben seiner Kosteneffizienz lässt sich der Erfolg von CAN auf seine Robustheit, die zuverlässige Datenübertragung und die relativ einfache Implementation zurückführen. Es erstaunt kaum, dass 8-Bit-MCUs neben ihrer Kosteneffizienz über die gleichen Attribute verfügen. 8-Bit-MCUs und CAN bilden eine sehr gute Kombination zur Abdeckung vieler Vernetzungs-Anforderungen im Kraftfahrzeug.

Tabelle 1: CAN-Anpassungen für die unterschiedlichsten Automotive-Anforderungen seit Einführung des Protokolls.

Tabelle 1: CAN-Anpassungen für die unterschiedlichsten Automotive-Anforderungen seit Einführung des Protokolls. Microchip

Über die Jahre zeigte sich, dass CAN die Anforderungen unterschiedlichster Steuerungssysteme erfüllen kann. Im Zuge dessen, dass Automotive-Netze immer mehr unterschiedliche Attribute wie die Implementation von Zeit-Triggerung, Fehlertoleranz und Single-Wire-Kommunikation sowie CAN mit flexiblen Datenraten (CAN FD) unterstützten, wurden auch die CAN-Spezifikationen immer umfassender. Tabelle 1 zeigt viele der CAN-Variationen, die seit der ersten Einführung des Protokolls vor mehr als 30 Jahren entstanden sind.

Bild 1: Unterschiedliche CAN-Implementationen können koexistieren und erweitern die Flexibilität des CAN-Busses.

Bild 1: Unterschiedliche CAN-Implementationen können koexistieren und erweitern die Flexibilität des CAN-Busses. Microchip

Für die Vernetzung von Sensoren und Aktoren bis zu Komfortsystemen haben Kfz-Entwickler das Local-Area-Network-Protokoll (LIN) zur Kostensenkung verwendet. Allerdings erfordert LIN ein Single-Wire-Master-Slave-Netzwerk und, anders als CAN, sowohl Hard- als auch Software-Veränderungen. Die aktuellsten Automotive-Anwendungen für CAN umfassen Zugangskontrolle, Batterie-Lade- und -Managementfunktionen sowie Diagnoseeinrichtungen. Diese und weitere Kfz-Anforderungen, vor allem solche, die einen Zugriff auf Daten aus einem anderen CAN-Steuerungssystem erfordern, befördern den Einsatz von 8-Bit MCUs/CAN. Bild 1 zeigt, wie einfach sich ein bestehender CAN-Bus um einen zusätzlichen 8-Bit-MCU/CAN-Knoten erweitern lässt.

 

Wie sich grundlegende Netzwerk-Anforderungen möglichst kosteneffizient abdecken lassen erfahren Sie auf der nächsten Seite.

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