远程控制边缘协议

远程控制协议解决方案包括 10BASE-T1S、CAN FD Light 和 UART over CAN。这些协议以半双工模式运行，允许两个器件之间进行非同步双向数据传输。半双工支持多点功能，即两个以上器件在同一条总线上通信，只需要命令器 ECU 中的一个网络器件与多个边缘节点交互。图 7 展示了一个多点拓扑示例。

10BASE-T1S、CAN FD Light 和 UART over CAN 在速度、有效载荷容量以及多点和总线拓扑中的节点数量方面存在差异同。表 2 对这些协议进行了比较。

图 8 展示了轮循拓扑和命令器/响应器拓扑之间的差异。轮询拓扑循环运行，在每一周期，每个节点根据其节点 ID 有一个专属传输机会。这样，仲裁将自动进行，但需要进行调解以确保优先级或时间关键型数据不会因总线上的低优先级数据而延迟。命令器/响应器拓扑要求命令器 ECU 在总线上发送数据之前提示下游节点。传输顺序由命令器 ECU 而不是由节点 ID 决定。

10BASE-T1S 由电气电子工程师协会 (IEEE) 802.3cg 实现标准化，它使用由技术委员会 18 制订标准的远程控制协议。其工作速率为 10Mbps 并采用轮询多点拓扑。作为以太网协议，10BASE-T1S 可以集成以太网功能，例如媒体访问控制安全 (MACSec)、时间敏感网络 (TSN)、音频视频桥接 (AVB) 和数据线供电 (PoDL)。表 3 介绍描述了这四个功能。此外，已经使用高速以太网主干网的系统可以在整个以太网网络受益于精简的软件。

CAN FD Light 是基于国际标准化组织 (ISO) 11898-1:2024 标准的 CAN FD 的一个版本，工作速率为 1Mbps 至 5Mbps。与遵循 CAN 仲裁（节点同时传输，节点 ID 最小的节点胜出）的传统 CAN 不同，CAN FD Light 采用命令器/响应器者拓扑运行。边缘节点使用 CAN FD Light 响应器，命令器 ECU 使用 CAN FD Light 命令器或 CAN FD 收发器。由于许多现有架构已经使用 CAN FD 收发器与边缘节点通信，因此可以轻松地将 CAN FD Light 集成到当前架构。然而，考虑到控制器仲裁阶段的限制，实现 >1Mbps 的速度需要使用 CAN FD Light 命令器。

10BASE-T1S 和 CAN FD Light 协议将以太网和 CAN 桥接至 SPI、I2C、UART、GPIO 和 PWM 等其他协议（请参阅图 9）。这种桥接可通过 10BASE-T1S 和 CAN FD Light 实现多个传感器和驱动器的远程控制，使这两种解决方案可在各种终端应用中通用。

UART over CAN 使用 CAN 收发器通过 CAN 物理层 (PHY) 传输 UART 数据包（请参阅图 10）。在命令器/响应器拓扑中，UART over CAN 的工作速率 ≤1Mbps，它提供了一种具有成本效益的解决方案，但依赖于基于 UART 的驱动器（例如 LED）或具有集成实时控制和诊断功能的电机驱动器。

具有集成实时控制的智能驱动器补充完善了远程控制边缘解决方案，它减少了上游控制要求。德州仪器 (TI) 为无传感器电机系统提供具有集成控制的智能电机驱动器，包括用于无刷直流 (BLDC) 电机驱动器的无传感器磁场定向控制以及用于步进电机驱动器的集成电流检测和失速检测。步进电机由于旋转精度更高，特别适合远程控制边缘应用，因为它们需要更少的上游诊断数据。表 4 列出了一些 TI 器件。