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從替代到創(chuàng)新,國產(chǎn)CAN FD芯片持續(xù)突破

Felix分析 ? 來源:電子發(fā)燒友 ? 作者:吳子鵬 ? 2024-09-02 08:13 ? 次閱讀
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電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/吳子鵬)隨著汽車電子、工業(yè)自動化設(shè)備的發(fā)展迭代,CAN總線上的設(shè)備、數(shù)據(jù)量都大大增加,給CAN總線帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此,CAN FD應運而生。CAN和CAN FD的物理層作用是一樣的,都是將3.3V/5V的邏輯信號轉(zhuǎn)換成差分信號。不過,傳統(tǒng)CAN的最高速率是1Mbps,最多支持8個數(shù)據(jù)字節(jié);而CAN FD的最高速率是8Mbps,最多支持64個數(shù)據(jù)字節(jié)。因此,CAN FD帶來了更好的傳輸速率和傳輸效率,并提供可變的傳輸速率,兼容傳統(tǒng)CAN協(xié)議。

不過,過往國產(chǎn)CAN FD芯片主要走的都是兼容的路線,主要替代的是恩智浦等公司的產(chǎn)品。

兼容國際廠商的技術(shù)路徑

CAN由博世公司提出的一種用于汽車和其他領(lǐng)域的串行通信協(xié)議。在CAN總線上,每個節(jié)點都有往總線上發(fā)送消息的能力,而且消息的發(fā)送不必遵從任何預先設(shè)定的時序,通信是事件驅(qū)動的。

在現(xiàn)代汽車中,CAN FD用于連接和通信多個子系統(tǒng),如發(fā)動機控制單元(ECU)、傳感器、儀表盤、娛樂系統(tǒng)等。當然,在工業(yè)自動化、航天和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域,CAN FD同樣應用廣泛。在構(gòu)建相關(guān)應用時,CAN FD收發(fā)器的主要作用包括提高通信速度、支持低功耗模式,以及提供強大的通信和數(shù)據(jù)管理能力,不過此前產(chǎn)品主要來自恩智浦、英飛凌、德州儀器和博世等廠商。

比如,恩智浦的TJA1051T/3/1J、TJA1043等,便是被大量國產(chǎn)芯片兼容的對象。作為恩智浦第三代高速CAN收發(fā)器,相比第一代和第二代設(shè)備,TJA1051T/3/1J性能顯著提升,在CAN FD快速相位中,時序保證數(shù)據(jù)速率高達5Mbps,并改進了電磁兼容性(EMC)和靜電放電(ESD)性能,適用于汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

芯力特SIT1043Q CAN FD收發(fā)器則能夠替代TJA1043,這款芯片總線端口耐壓可達-58V至+58V,接收器共模輸入電壓達到-30V至+30V,適用于12V或24V應用系統(tǒng)。SIT1043Q采用多電源供電,擁有多種系統(tǒng)保護和診斷功能以提高器件和CAN的穩(wěn)定性。在汽車控制模塊、汽車網(wǎng)關(guān)、高級輔助駕駛系統(tǒng)ADAS、信息和娛樂等產(chǎn)品領(lǐng)域,SIT1043Q可以pin to pin替代TJA1043。

國產(chǎn)CAN FD收發(fā)器持續(xù)創(chuàng)新

當然,國產(chǎn)廠商也在尋求創(chuàng)新突破,目前包括芯力特、茂睿芯、川土微、思瑞浦、納芯微等公司都有一些自主創(chuàng)新的CAN FD收發(fā)器產(chǎn)品,尤其是工業(yè)級CAN FD收發(fā)器。比如,川土微CA-IS2062A是一款隔離式CAN FD收發(fā)器,內(nèi)部集成DC-DC轉(zhuǎn)換器,省去了外部隔離電源,有效節(jié)省系統(tǒng)空間和簡化設(shè)計。這款收發(fā)器能夠承受高達2.5kVRMS(1分鐘)的隔離電壓以及±150kV/μs的典型共模瞬態(tài)抗擾度大幅提升了器件的可靠性。在基礎(chǔ)性能方面,CA-IS2062A支持高達5Mbps的傳輸速率(CAN FD),并在總線端口(CANH/CANL)提供限流保護、熱關(guān)斷保護以及高達±42V的故障電壓保護,可用于工業(yè)控制、樓宇自動化、光儲充系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、電信設(shè)備等領(lǐng)域。

納芯微NCA1042也是一款性能出色的工業(yè)級CAN FD收發(fā)器,可提供控制器局域網(wǎng)(CAN)協(xié)議控制器和物理兩線CAN總線之間的接口。NCA1042實現(xiàn)ISO 11898-2:2016和SAE J2284-1至SAE J2284-5中定義的CAN物理層,可在CAN FD快速階段以高達5 Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率進行可靠通信。

茂睿芯MCAN1042也是一個很好的例子,這是一款車規(guī)級±70V耐壓CAN FD收發(fā)器,5V電源供電,兼容3.3V/5V微處理器,支持12V和24V車載系統(tǒng),該系列所有器件支持經(jīng)典CAN和5Mbps CAN FD,相關(guān)器件符合ISO11898-2:2016和ISO11898-5:2007物理層標準。MCAN1462則是茂睿芯第二代車規(guī)級CAN FD收發(fā)器,經(jīng)過了AEC-Q100認證,也是國內(nèi)首款支持10Mbps通信速率、具有信號改善能力(SIC)的CAN FD收發(fā)器,實現(xiàn)了CiA 601-4中定義的CAN SIC功能。MCAN1042支持5V電源供電,兼容3.3V/5V微處理器,支持12V和24V車載系統(tǒng)。

另外,根據(jù)思瑞浦2023年財報,該公司是國內(nèi)首家推出支持特定幀喚醒的汽車級CAN收發(fā)器,成功上車應用在包括車身電子、動力系統(tǒng)、車載信息娛樂和 ADAS 等汽車系統(tǒng)中。

通過這些產(chǎn)品不難看出,國產(chǎn)CAN FD收發(fā)器也在積極尋求產(chǎn)品創(chuàng)新,以提供差異化的競爭優(yōu)勢,在工業(yè)級和車規(guī)級都有一些亮眼的產(chǎn)品。

結(jié)語

雖然看上去部分國產(chǎn)CAN FD芯片的性能已經(jīng)超過了國際廠商的產(chǎn)品,那么我們是否處于行業(yè)領(lǐng)先了呢?其實并不是,目前英飛凌、恩智浦、意法半導體瑞薩半導體廠商都已經(jīng)開始布局CAN XL協(xié)議相關(guān)產(chǎn)品,大多都已經(jīng)給客戶送樣,在速率和效率方面有了更大的提升,也進一步拉近了CAN和以太網(wǎng)之間的性能差距。2024年3月22日,ISO 11898-2:2024版本發(fā)布,標志著新一代CAN總線的時代即將到來,2048個數(shù)據(jù)字節(jié)的CANXL蓄勢待發(fā),因而國產(chǎn)芯片在CAN的發(fā)展上依然還是追趕者的位置。

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