SUNCAN 原生 PCIe CAN FD 提升效率的最快路徑
1. 前言
隨著 CAN FD 需求快速成長，市面上已提供多種 CAN FD PCIe 擴充卡。雖然 CAN FD 規範宣稱最大資料傳輸速率可達 8 Mbps，但不同品牌的擴充卡實際效能差異顯著，主要來自軟硬體架構差異。本文將撇開軟體因素，說明為什麼 SUNCAN 的硬體架構—原生 PCIe CAN FD，是最有效率的設計。
2. 市場上常見的兩種架構
1) MCU 為核心的 PCIe CAN-FD
系統架構如下圖所示：資料從主機端出發，先透過 PCIe-to-USB 主控制器到 MCU，再由 MCU 封裝成 CAN FD 封包，送至 CAN FD 控制器。
2) 外部控制器 PCIe CAN-FD
系統架構如下圖所示：資料從主機端出發，先由 PCIe 控制器處理，再透過 SPI 傳輸至外部 CAN FD 控制器。
3. SUNCAN – 原生 PCIe CAN FD
SUNIX SUNCAN 採用與架構 2 類似的方式，但專利的 SUNIX CAN FD 控制器省略了額外的 SPI 層。資料由 PCIe 控制器處理後，直接送到 SUNIX CAN FD 控制器，大幅降低延遲。系統架構如下：
4. 結論
從前面三種架構圖可以看到，SUNCAN 的設計顯著降低了封包延遲，縮短資料傳輸路徑，是最有效率的設計之一。以下表格更清楚呈現比較結果：
CPU/驅動負載：最低，若使用 DMA/MMIO/環狀緩衝區與批次處理
常見瓶頸：受 CAN FD 線速、主機中斷處理與驅動迴圈效率限制
CPU/驅動負載：每筆 SPI 交易有命令/暫存器負載，若流量大需管理多筆交易
常見瓶頸：SPI 時脈 + 交易開銷 + CS 切換 + 單主控仲裁
CPU/驅動負載：MCU 處理 CAN 封裝，主機仍需管理緩衝
常見瓶頸：USB 高速傳輸可支援多通道，但 MCU 需解析 USB 封包、重組 CAN 封包並管理周邊，增加負載與延遲
效能證據 – 吞吐量與 CPU 負載
| 架構 | 吞吐量 | CPU 負載 |
|---|---|---|
| 原生 PCIe CAN FD | 1.17 Mbps | 28% |
| 外部控制器 PCIe CAN FD | 680 Kbps | 85% |
| MCU 為核心 PCIe CAN FD | 410 Kbps | 79% |
位元率: 1 Mbps | 軟體: SocketCAN | 傳輸模式: 兩通道 CAN 端對端傳輸 | 指令: cangen –g 0 –L 8
SUNCAN 原生 PCIe CAN FD 提升效率的最快路徑
1. 前言
隨著 CAN FD 需求快速成長，市面上已提供多種 CAN FD PCIe 擴充卡。雖然 CAN FD 規範宣稱最大資料傳輸速率可達 8 Mbps，但不同品牌的擴充卡實際效能差異顯著，主要來自軟硬體架構差異。本文將撇開軟體因素，說明為什麼 SUNCAN 的硬體架構—原生 PCIe CAN FD，是最有效率的設計。
2. 市場上常見的兩種架構
1) MCU 為核心的 PCIe CAN-FD
系統架構如下圖所示：資料從主機端出發，先透過 PCIe-to-USB 主控制器到 MCU，再由 MCU 封裝成 CAN FD 封包，送至 CAN FD 控制器。
2) 外部控制器 PCIe CAN-FD
系統架構如下圖所示：資料從主機端出發，先由 PCIe 控制器處理，再透過 SPI 傳輸至外部 CAN FD 控制器。
3. SUNCAN – 原生 PCIe CAN FD
SUNIX SUNCAN 採用與架構 2 類似的方式，但專利的 SUNIX CAN FD 控制器省略了額外的 SPI 層。資料由 PCIe 控制器處理後，直接送到 SUNIX CAN FD 控制器，大幅降低延遲。系統架構如下：
4. 結論
從前面三種架構圖可以看到，SUNCAN 的設計顯著降低了封包延遲，縮短資料傳輸路徑，是最有效率的設計之一。以下表格更清楚呈現比較結果：
CPU/驅動負載：最低，若使用 DMA/MMIO/環狀緩衝區與批次處理
常見瓶頸：受 CAN FD 線速、主機中斷處理與驅動迴圈效率限制
CPU/驅動負載：每筆 SPI 交易有命令/暫存器負載，若流量大需管理多筆交易
常見瓶頸：SPI 時脈 + 交易開銷 + CS 切換 + 單主控仲裁
CPU/驅動負載：MCU 處理 CAN 封裝，主機仍需管理緩衝
常見瓶頸：USB 高速傳輸可支援多通道，但 MCU 需解析 USB 封包、重組 CAN 封包並管理周邊，增加負載與延遲
效能證據 – 吞吐量與 CPU 負載
| 架構 | 吞吐量 | CPU 負載 |
|---|---|---|
| 原生 PCIe CAN FD | 1.17 Mbps | 28% |
| 外部控制器 PCIe CAN FD | 680 Kbps | 85% |
| MCU 為核心 PCIe CAN FD | 410 Kbps | 79% |
位元率: 1 Mbps | 軟體: SocketCAN | 傳輸模式: 兩通道 CAN 端對端傳輸 | 指令: cangen –g 0 –L 8
SUNCAN 原生 PCIe CAN FD 提升效率的最快路徑
1. 前言
隨著 CAN FD 需求快速成長，市面上已提供多種 CAN FD PCIe 擴充卡。雖然 CAN FD 規範宣稱最大資料傳輸速率可達 8 Mbps，但不同品牌的擴充卡實際效能差異顯著，主要來自軟硬體架構差異。本文將撇開軟體因素，說明為什麼 SUNCAN 的硬體架構—原生 PCIe CAN FD，是最有效率的設計。
2. 市場上常見的兩種架構
1) MCU 為核心的 PCIe CAN-FD
系統架構如下圖所示：資料從主機端出發，先透過 PCIe-to-USB 主控制器到 MCU，再由 MCU 封裝成 CAN FD 封包，送至 CAN FD 控制器。
2) 外部控制器 PCIe CAN-FD
系統架構如下圖所示：資料從主機端出發，先由 PCIe 控制器處理，再透過 SPI 傳輸至外部 CAN FD 控制器。
3. SUNCAN – 原生 PCIe CAN FD
SUNIX SUNCAN 採用與架構 2 類似的方式，但專利的 SUNIX CAN FD 控制器省略了額外的 SPI 層。資料由 PCIe 控制器處理後，直接送到 SUNIX CAN FD 控制器，大幅降低延遲。系統架構如下：
4. 結論
從前面三種架構圖可以看到，SUNCAN 的設計顯著降低了封包延遲，縮短資料傳輸路徑，是最有效率的設計之一。以下表格更清楚呈現比較結果：
CPU/驅動負載：最低，若使用 DMA/MMIO/環狀緩衝區與批次處理
常見瓶頸：受 CAN FD 線速、主機中斷處理與驅動迴圈效率限制
CPU/驅動負載：每筆 SPI 交易有命令/暫存器負載，若流量大需管理多筆交易
常見瓶頸：SPI 時脈 + 交易開銷 + CS 切換 + 單主控仲裁
CPU/驅動負載：MCU 處理 CAN 封裝，主機仍需管理緩衝
常見瓶頸：USB 高速傳輸可支援多通道，但 MCU 需解析 USB 封包、重組 CAN 封包並管理周邊，增加負載與延遲
效能證據 – 吞吐量與 CPU 負載
| 架構 | 吞吐量 | CPU 負載 |
|---|---|---|
| 原生 PCIe CAN FD | 1.17 Mbps | 28% |
| 外部控制器 PCIe CAN FD | 680 Kbps | 85% |
| MCU 為核心 PCIe CAN FD | 410 Kbps | 79% |
位元率: 1 Mbps | 軟體: SocketCAN | 傳輸模式: 兩通道 CAN 端對端傳輸 | 指令: cangen –g 0 –L 8
SUNCAN 原生 PCIe CAN FD 提升效率的最快路徑
1. 前言
隨著 CAN FD 需求快速成長，市面上已提供多種 CAN FD PCIe 擴充卡。雖然 CAN FD 規範宣稱最大資料傳輸速率可達 8 Mbps，但不同品牌的擴充卡實際效能差異顯著，主要來自軟硬體架構差異。本文將撇開軟體因素，說明為什麼 SUNCAN 的硬體架構—原生 PCIe CAN FD，是最有效率的設計。
2. 市場上常見的兩種架構
1) MCU 為核心的 PCIe CAN-FD
系統架構如下圖所示：資料從主機端出發，先透過 PCIe-to-USB 主控制器到 MCU，再由 MCU 封裝成 CAN FD 封包，送至 CAN FD 控制器。
2) 外部控制器 PCIe CAN-FD
系統架構如下圖所示：資料從主機端出發，先由 PCIe 控制器處理，再透過 SPI 傳輸至外部 CAN FD 控制器。
3. SUNCAN – 原生 PCIe CAN FD
SUNIX SUNCAN 採用與架構 2 類似的方式，但專利的 SUNIX CAN FD 控制器省略了額外的 SPI 層。資料由 PCIe 控制器處理後，直接送到 SUNIX CAN FD 控制器，大幅降低延遲。系統架構如下：
4. 結論
從前面三種架構圖可以看到，SUNCAN 的設計顯著降低了封包延遲，縮短資料傳輸路徑，是最有效率的設計之一。以下表格更清楚呈現比較結果：
CPU/驅動負載：最低，若使用 DMA/MMIO/環狀緩衝區與批次處理
常見瓶頸：受 CAN FD 線速、主機中斷處理與驅動迴圈效率限制
CPU/驅動負載：每筆 SPI 交易有命令/暫存器負載，若流量大需管理多筆交易
常見瓶頸：SPI 時脈 + 交易開銷 + CS 切換 + 單主控仲裁
CPU/驅動負載：MCU 處理 CAN 封裝，主機仍需管理緩衝
常見瓶頸：USB 高速傳輸可支援多通道，但 MCU 需解析 USB 封包、重組 CAN 封包並管理周邊，增加負載與延遲
效能證據 – 吞吐量與 CPU 負載
| 架構 | 吞吐量 | CPU 負載 |
|---|---|---|
| 原生 PCIe CAN FD | 1.17 Mbps | 28% |
| 外部控制器 PCIe CAN FD | 680 Kbps | 85% |
| MCU 為核心 PCIe CAN FD | 410 Kbps | 79% |
位元率: 1 Mbps | 軟體: SocketCAN | 傳輸模式: 兩通道 CAN 端對端傳輸 | 指令: cangen –g 0 –L 8
