虹科分享｜基于CAN/CAN FD技术的机器狗是什么样的？

机器狗是一种结合了仿生学和人工智能的仿生四足机器人，其外形与四足动物相似，由于其运动摆脱了轮式和履带式的设计，机器狗的机动性更为强大，能够灵活地完成多种复杂的运动，并能够在不同的地理环境中自主行走，甚至穿越人类无法抵达的极限环境，因而可用于服务、工程、安防、医疗、智能物流等领域。

根据我国《新一代人工智能发展规划》，预计到2030年，我国人工智能核心产业规模将超过1万亿元，带动相关产业规模超过10万亿元。也正是因为其广阔的市场应用前景，近几年国内科技公司纷纷入局仿生四足机器人市场。在2021年的春节联欢晚会上，宇树科技“犇犇”的亮相赚足了全国人民的眼球，而小米推出的万元机器狗“铁蛋”更是加快了仿生机器人向消费领域渗透的进程。

小米机器狗“铁蛋” | 图源小米官网

机器狗通常由主控MCU、伺服、关节电机和传感器等多种设备组成，一般采用CAN、485或其他工业以太网协议进行通讯。CAN协议是目前国际应用最广泛的现场总线之一，它采用双线串行通讯协议，可以为串行通信网络提供有效的分布式控制或实时控制。相较于其他通讯协议，CAN通讯具有鲁棒性较高、实时性强、抗干扰能力强和具备可靠的错误处理和检错机制等优势。例如，小米仿生机器人“铁蛋”中便大量使用了CAN总线技术。

小米机器狗“铁蛋”硬件架构图 | 图源网络（侵删）

随着实际应用对传输速率和带宽的要求越来越高，CAN总线渐渐显得力不从心。为了弥补CAN总线的不足并兼容传统CAN总线、减少研发和移植的成本，CAN FD应运而生。CAN FD协议引入了经过调整的CAN数据帧，每个数据帧最多支持64个字节，并支持双比特率从而提升速度。此外，CAN FD使用改进的循环冗余校验（CRC）和“受保护的填充位计数器”，从而降低了未被检测到的错误的风险。

虹科PCAN miniPCIe FD 是 PCI 高速mini插槽的 CAN 接口，能够快捷地为机器狗控制系统中的工控机或单板电脑扩展CAN通道，并确保高速率。凭借其节省空间的格式，该板卡是将嵌入式系统连接到多达四个CAN FD和CAN网络的理想解决方案。计算机和CAN侧之间有高达300伏的电流隔离。该板卡有单通道、双通道或四通道版本。

除了miniPCIe以外，虹科PCAN还提供多种不同类型的扩展接口，如USB、PCI、PCIe、M.2.、串口RS232等。它能够用于监控CAN网络，也可以发送、保存、过滤CAN报文。

虹科PCAN-miniPCIe FD的关键特性：

1、2 或 4 个高速 CAN 通道（ISO 11898-2）
符合 CAN 规范 2.0 A/B 和CAN FD总线
数据字段的 CAN FD 比特率（最大 64 字节），从 25 千位/秒到 12 兆位/秒
CAN 比特率从 25 千位/秒到 1 兆位/秒
CAN连接上的电流隔离高达300 V，每个CAN通道分开
通过总线主设备 DMA 进行数据传输
扩展工作温度范围：-40 至 85 °C（-40 至 185 °F）