博世CAN SIC XL收发器ASIC NT156介绍

当前，汽车行业正处于变革的十字路口，全球市场正加速迈向更智能的解决方案。在最新一代车辆的E/E架构中，高效传输大数据包的需求日益增长，因此，高速通信接口（如 100 Mbit、1000 Mbit，甚至多千兆以太网链路）成为发展趋势。

然而，在现代汽车的主干网络中，这些高速接口主要用于传输视频数据等大带宽应用。与此同时，为了执行各类控制任务，主ECU需要从分布在整车各处的传感器采集数据，并向不同的执行器（如外围 ECU、转向系统、车灯等）发送指令。这些传感器和执行器通常通过CAN总线或部分过时的通信协议（如FlexRay）连接至主干网。

相较于更高速度和较高成本的以太网链路，非屏蔽双绞线电缆（如CAN总线所使用的电缆）的解决方案兼顾了成本-速度，其物理传输速率可达10 Mbit/s，甚至更高。

为调整成本与速度的匹配，业界近期制定了两项新标准：10 Base-T1S和CAN XL。博世深度参与了这两项标准的制定。

本文将重点介绍CAN XL，并聚焦于博世于 2024 年底推出的首款新一代CAN SIC XL 收发器 ASIC，该芯片支持高达20 Mbit/s的 CAN 网络传输速率，为汽车通信带来更高效、更经济的解决方案。

01先进的CAN XL技术

在汽车通信领域，CAN 网络凭借其稳定性、高性价比、简单性以及灵活的网络拓扑结构，被广泛应用于车辆电子系统。

作为 CAN 标准的向下兼容扩展，CAN XL 协议（ISO 11898-1:2024）不仅将CAN网络的数据传输速率提升至最高20 Mbit/s，还保留了CAN协议固有的仲裁机制、鲁棒性以及对长支线的支持。

为了实现更高的传输速率，CAN XL 在物理层对总线信号进行了优化——从传统的显性/隐性总线状态转换为Level0/Level1信号状态（见下图）。在低速的仲裁阶段，为确保所有连接至总线的 CAN 节点能够正常监听并报告状态，协议引入了一个特殊的位，用于指示即将到来的高速CAN XL报文。

在混合网络中：

传统 CAN FD 节点（FD，SIC收发器）会忽略此类报文，直至检测到帧结束（该过程仍采用低速传输）。

在纯CAN XL网络中：

CAN SIC XL 收发器收到来自控制器的PWM调制信号（在TXD信号线上），会切换至高速模式，并根据总线拓扑结构，以最高20 Mbit/s的速率传输数据，支持的有效载荷长度最高可达2048字节。

这一改进使 CAN XL 在提供更高带宽的同时，仍然保持了 CAN 生态系统的核心优势。

作为CAN 协议演进的重要推动者，博世深度参与了从CAN到CAN FD，再到CAN XL的技术开发与标准制定。

下图展示了在不同CAN XL 数据段比特率下，净比特率（有效信息传输速率）的变化趋势。以及随着有效载荷大小的增加，传输效率显著提升。同时，图中还对比了传统 CAN、CAN FD 以及 10M 以太网，展现了CAN XL在提升传输速率和效率方面的优势。

对比 - 净比特率与有效载荷大小的关系

02标准化CAN XL收发器

CAN XL 具有出色的兼容性，可支持CAN FD，CAN XL以及Ethernet数据类型， 并和多种收发器兼容，包括：

SIC XL（20 Mbit/s）

SIC（8 Mbit/s）

FD（2 Mbit/s）

HS-CAN（1 Mbit/s）

CAN 协议和CAN收发器的历史演进

为了最大化CAN XL的传输速率，博世全新开发了CAN SIC XL 收发器 NT156——一款符合ISO 11898-2:2024标准的独立 CAN SIC XL 收发器。

NT156是一款双向收发器，专为连接CAN XL 控制器而设计，负责信号调节与处理。它可使用非屏蔽双绞线，支持最高20 Mbit/s的数据传输速率。

此外，CAN XL数据载荷可达2048 字节，不仅能够承载更高层协议的数据，例如IP（Internet Protocol），甚至可实现完整以太网帧的隧道传输。

03丰富的IC产品开发经验

博世公司自1970年开始生产半导体产品，迄今已有逾100个品类的车规级IC芯片实现量产。接口芯片领域，博世已量产CAN收发器，PSI5收发器，LIN模块等多款产品。

作为汽车车载通信的全新技术，博世 CAN SIC XL 在大幅提升车内通信传输速率的同时，尽可能的降低了系统迭代带来的成本。

在2024年11月德国慕尼黑电子展上，CAN SIC XL 收发器芯片NT156迎来了全球首次公开亮相。

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