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【虹科方案】解讀 CAN XL 與 TSN 如何驅動下一代汽車 E/E 架構創新

隨著軟體定義汽車(Software-Defined Vehicle, SDV)與集中式電子電氣架構(E/E Architecture)的快速發展,傳統 CAN 總線已無法支撐越來越龐大的數據量與即時控制需求。

虹科憑藉在汽車網絡通訊、嵌入式系統與 FPGA 技術領域的深厚積累,提出了以 CAN XL × TSN(Time-Sensitive Networking) 為核心的整體解決方案,助力車廠與 Tier-1 供應商構建高效、可靠且可擴展的未來車載通訊網絡。

新一代 CAN XL 技術

突破傳統 CAN 總線性能邊界,開啟高速車載控制新時代

CAN XL(Controller Area Network eXtended Layer)是 CAN 網絡的第三代協議,兼具「低成本」、「高穩定」、「強相容」三大核心優勢,同時透過物理層與協議層的全新設計,實現了跨世代的性能躍升。

其主要技術特點包括:

  • 超高速傳輸能力: 資料速率高達 1–20 Mbit/s(仲裁域 ≤1 Mbit/s,資料域 1–20 Mbit/s)

  • 資料長度擴展: 支援 1–2048 Byte,遠超 CAN FD 的 64 Byte 限制

  • 虛擬 CAN 網絡(VCID): 可支援 256 個邏輯虛擬網絡,提升隔離性與靈活性

  • 多協議兼容: 新增 SDT(Service Data Unit Type)欄位,可與乙太網等通訊協議互通

虹科技術主管陳皓指出,CAN XL 在 ADAS 與車載雷達系統 中展現顯著優勢。以現行 2M CAN FD 架構為例,雷達資料需拆分成多個訊框傳輸並由 ADAS 控制器重新同步;而 CAN XL 可利用 單幀 2K 有效載荷 一次傳輸所有物件資料,顯著提升同步性與即時性。

為協助業界快速體驗此新標準,虹科推出 PCAN XL 套件,內含:

  • USB-to-CAN XL 介面模組

  • 專業 CAN 分析軟件 PCAN-Explorer 7

  • PCAN-Basic SDK 編程介面
    該套件全面支援 CAN CC / FD / XL 通訊,並以 FPGA 實現 CAN XL 協議核心功能,為開發、測試與驗證提供完整環境。

基於 FPGA 的 TSN 解決方案

構建確定性與高靈活性的多模態車載網絡

隨著汽車電氣化與智能化程度提升,E/E 架構正從傳統分散式 ECU 邁向「域控制器」與「中央計算」形態。在此過程中,整車通訊面臨五大挑戰:

  1. 算力需求爆炸式增長

  2. 硬件迭代速度緩慢

  3. 通訊介面與協議碎片化

  4. 實時性與功能安全要求提升

  5. 成本與靈活性矛盾突出

虹科資深 TSN 工程師羅顯志指出,FPGA 是硬件中的「軟體」,其「並行處理」、「低延遲」與「可重構性」三大特性,能精準應對上述挑戰。
與 CPU/GPU 的「分時復用」不同,FPGA 採用「空間復用」,每個任務均由獨立電路同時執行,實現真正的硬件級確定性。

基於 FPGA 的 TSN(時間敏感網絡)方案,為汽車 E/E 架構帶來三大核心價值:

  • 打破性能瓶頸: 硬件延遲進入微秒級,實現超低抖動通訊

  • 統一通訊架構: 單晶片可取代多個分立控制器,支援任意-to-任意協議轉換

  • 面向未來升級: 透過 OTA 重構以適配新標準,完美呼應軟體定義汽車需求

虹科完整的 FPGA TSN 解決方案涵蓋從 SOC-E / RelyUm 系列 TSN IP 核與板卡TSN 交換機測試與驗證套件 的全鏈條。產品支援 10M / 100M / 1G / 2.5G 多速率,並內建 IEEE 802.1AS 時間同步、802.1Qbv 時間感知整形等關鍵 TSN 標準,可輕鬆構建高可靠的確定性車載網絡。

CAN XL × TSN 協同演進

共建面向未來的汽車網絡生態

CAN XL 與 TSN 並非競爭關係,而是互為補充、協同共進。前者以高帶寬與低成本特性覆蓋中低速控制層;後者則為高速骨幹網絡提供確定性與高可靠保障。在中央+區域控制架構(Central + Zonal Architecture)中,兩者的結合正推動汽車邁向 Software-Defined Mobility 新時代。

隨著汽車 E/E 架構從分佈式 ECU 演進至域控制,再邁向「中央計算+區域控制」體系,CAN XL 與 TSN 的深度融合將成為車載網絡演進的關鍵力量,為車載通訊、安全與可持續創新奠定基石。

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