安森美車載網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

　　目前，CAN(控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò))協(xié)議已成為車載網(wǎng)絡(luò)(IVN)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。除了CAN網(wǎng)絡(luò)，業(yè)界還開發(fā)了針對低成本應(yīng)用的汽車串行協(xié)議LIN(本地互連網(wǎng)絡(luò))總線，以支持車內(nèi)分層式網(wǎng)絡(luò)。

　　作為具備豐富汽車專業(yè)知識的領(lǐng)先汽車半導(dǎo)體解決方案供應(yīng)商，安森美半導(dǎo)體廣泛的汽車元器件組合為車載網(wǎng)絡(luò)提供了各種優(yōu)化解決方案，包括獨(dú)立的LIN收發(fā)器、獨(dú)立的CAN收發(fā)器、系統(tǒng)級芯片，以及FlexRayTM 收發(fā)器等，為汽車制造商提高汽車電子系統(tǒng)的性能提供了多種選擇。

　　車載網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢

　　隨著汽車技術(shù)的發(fā)展以及電子技術(shù)和控制技術(shù)在汽車上的大量應(yīng)用，汽車中的電子控制模塊越來越多，已由原來的幾個發(fā)展到現(xiàn)在的幾十個，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式已不能滿足模塊之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。在汽車控制系統(tǒng)中日漸普及的CAN有助于高速傳輸汽車控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并使汽車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更為簡單。

　　目前，CAN協(xié)議及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已被全球汽車廠商普遍采用。CAN協(xié)議明確定義了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的內(nèi)容。CAN具有十分優(yōu)越的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)性能、功耗及電子控制單元(ECU)成本的優(yōu)化，有利于實(shí)現(xiàn)車身控制模塊、車內(nèi)溫度控制、座椅控制、電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)、自適應(yīng)照明、雨量/光強(qiáng)傳感器、泊車輔助及傳輸模塊等廣泛的車載應(yīng)用。

　　LIN則是一種低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò)，用來實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)(例如CAN總線)提供輔助功能，因此LIN總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)。在不需要CAN總線的帶寬及多功能的場合(如智能傳感器和制動裝置之間的通信)使用LIN總線可以大大節(jié)省成本。

　　安森美半導(dǎo)體的車載網(wǎng)絡(luò)解決方案

　　目前，汽車制造商都在利用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接口連接分布式系統(tǒng)。安森美半導(dǎo)體提供了一系列創(chuàng)新的車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品組合，包括CAN、LIN和FlexRay收發(fā)器，這些產(chǎn)品均獲得了AEC和TS16949認(rèn)證。該公司還提供集成了穩(wěn)壓器、驅(qū)動器、收發(fā)器和監(jiān)控功能等其他電路的系統(tǒng)級芯片。圖1是LIN和CAN總線連接的典型系統(tǒng)劃分及安森美半導(dǎo)體的典型器件。

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　　圖1：LIN和CAN總線連接的典型系統(tǒng)劃分。

　　1. 獨(dú)立的CAN收發(fā)器

　　最新一代的CAN收發(fā)器可實(shí)現(xiàn)業(yè)界領(lǐng)先的靜電放電(ESD)和抗電磁干擾(EMI)能力。安森美半導(dǎo)體的這類器件采用了經(jīng)過驗(yàn)證的創(chuàng)新I3T技術(shù)，能夠提供非常堅(jiān)固耐用的高品質(zhì)元件，測得的故障率為十億分之幾(ppb)。

　　安森美半導(dǎo)體的NCV7341是一款CAN收發(fā)器，可作為CAN協(xié)議控制器和物理總線間的接口，用于12 V和24 V系統(tǒng)。NCV7341為總線提供差分傳輸功能，具有很好EMI能力的高共模范圍差分接收器可為CAN控制器提供強(qiáng)大的差分接收能力。當(dāng)移除電源后，NCV7341具有理想的無源特性，完全符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn)，速率高達(dá)1 Mb。如果使用分裂終端(Split Termination)電壓源，其VSPLIT(分裂終端電壓)引腳可穩(wěn)定閑置總線電平，進(jìn)一步改善電磁輻射(EME)性能。該器件的總線拓?fù)涔δ茏疃嗫蛇B接110個節(jié)點(diǎn)，數(shù)字接口獨(dú)立的VIO(輸入輸出電壓)電源有助于不同電源供電的CAN控制器和微控制器(MCU)的通信，因此廣泛用于汽車和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。此外，針對汽車環(huán)境瞬態(tài)保護(hù)的總線引腳、VSPLIT引腳短路保護(hù)及熱保護(hù)使該器件成為了汽車應(yīng)用的理想選擇。圖2是采用NCV7341的5V CAN控制器應(yīng)用的電路圖。

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　　圖2：采用NCV7341的5V CAN控制器應(yīng)用電路圖。

　　2. 獨(dú)立的LIN收發(fā)器

　　LIN總線通信與控制裝置的數(shù)據(jù)速率較低(最高20 kBaud)，主要用于門鎖、后視鏡、汽車座椅和天窗等非時間關(guān)鍵功能的應(yīng)用。LIN總線協(xié)議的每個節(jié)點(diǎn)只使用單線，可最大限度地降低布線成本。LIN總線的每個節(jié)點(diǎn)都包含一個從MCU狀態(tài)機(jī)，能夠識別和轉(zhuǎn)換針對特定功能的指令。這類產(chǎn)品均符合美國(SAE J2602-2)和歐洲(LIN物理層規(guī)范2.1修訂版)的標(biāo)準(zhǔn)。

　　安森美半導(dǎo)體功能豐富的LIN收發(fā)器NCV7321可在低數(shù)據(jù)速率的IVN應(yīng)用中作為LIN協(xié)議控制器與物理總線之間的接口。NCV7321具備極佳的EMC特性，以及高達(dá)13 kV的強(qiáng)固系統(tǒng)級ESD性能，不需要外部ESD元件，功耗也很低，非常適合嚴(yán)苛的汽車應(yīng)用環(huán)境。圖3是獨(dú)立的LIN收發(fā)器NCV7321框圖。

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　　圖3：獨(dú)立的LIN收發(fā)器NCV7321。

　　NCV7321采用安森美半導(dǎo)體創(chuàng)新的I3T技術(shù)及智能電源技術(shù)，使高壓及敏感的數(shù)字技術(shù)能夠共存于同一個芯片。它為客戶提供了符合現(xiàn)有LIN收發(fā)器規(guī)范的替代產(chǎn)品。該器件采用高密度、節(jié)省空間的SOIC-8封裝，典型應(yīng)用包括多種車身電子功能和舒適功能應(yīng)用，如遙控車門接收器、車窗和遮陽罩升降器、報(bào)警器、電動視鏡及座椅調(diào)節(jié)器，以及電子轉(zhuǎn)向鎖和輪胎監(jiān)測電子控制單元(ECU)等其他功能。圖4是基于安森美半導(dǎo)體NCV7321的典型LIN電路。

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　　圖4：基于安森美半導(dǎo)體NCV7321的典型LIN電路。

　　NCV7321的突出特點(diǎn)是最大限度滿足了汽車的省電要求，休眠模式下的電流消耗僅為10μA。其他關(guān)鍵特性包括熱關(guān)閉、模糊短路保護(hù)及45 V負(fù)載突降保護(hù)。值得一提的是，該器件支持-45 V至45 V的電壓范圍，可承受額定5 kV的ESD脈沖，提供了強(qiáng)大的保護(hù)功能。