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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 到 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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