物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中汽車電子控制系統(tǒng)分享_CAN接口芯片詳解

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用CAN接口芯片

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用CAN（Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò)）接口芯片的原因主要可以歸納為以下幾點(diǎn)：

高可靠性和穩(wěn)定性

差分信號(hào)傳輸：CAN接口芯片采用差分信號(hào)傳輸技術(shù)，這種技術(shù)能夠有效抗干擾和抑制傳輸誤碼，從而確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。這對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)來說至關(guān)重要，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)往往需要在復(fù)雜多變的環(huán)境中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而CAN接口芯片的高可靠性能夠確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和完整性。

錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正：CAN協(xié)議內(nèi)置了循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）和錯(cuò)誤檢測(cè)的確認(rèn)機(jī)制，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正傳輸過程中的錯(cuò)誤，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

高帶寬和實(shí)時(shí)性

高速傳輸：CAN接口芯片支持高速傳輸，能夠在短時(shí)間內(nèi)傳送大量數(shù)據(jù)，這對(duì)于需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)來說尤為重要。例如，在工業(yè)自動(dòng)化、智能交通等領(lǐng)域，實(shí)時(shí)性是系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

低延遲：CAN總線采用載波檢測(cè)多址和碰撞檢測(cè)（CSMA/CD）機(jī)制，確保設(shè)備在傳輸數(shù)據(jù)前能夠感知總線是否空閑，從而避免數(shù)據(jù)碰撞和延遲。這種機(jī)制使得CAN接口芯片在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)低延遲的數(shù)據(jù)傳輸。

多設(shè)備連接和擴(kuò)展性

多節(jié)點(diǎn)通信：CAN接口芯片支持多節(jié)點(diǎn)之間的通信，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間的高效連接和數(shù)據(jù)交換。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，往往需要連接多個(gè)設(shè)備以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能和場(chǎng)景應(yīng)用，而CAN接口芯片的多設(shè)備連接能力能夠滿足這一需求。

易于擴(kuò)展：隨著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，可能需要連接更多的設(shè)備或擴(kuò)展更多的功能。CAN接口芯片具有良好的擴(kuò)展性，能夠輕松實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級(jí)。

簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和降低成本

簡(jiǎn)化布線：CAN接口芯片具有較高的集成度，能夠減少系統(tǒng)中的連接線路和外圍設(shè)備，從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和布線難度。這有助于降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和維護(hù)成本。

降低成本：由于CAN接口芯片具有多種功能和優(yōu)勢(shì)，因此在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用CAN接口芯片可以降低整體系統(tǒng)的成本。同時(shí)，由于CAN總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，因此相關(guān)設(shè)備和配件的成本也相對(duì)較低。

應(yīng)用場(chǎng)景

目前，CAN收發(fā)器系列芯片已廣泛應(yīng)用于汽車BMS系統(tǒng)、車載ECU、儀表控制盤、車身控制、智能駕駛、車載診斷儀、工業(yè)PLC、 電梯 控制器、 電力 保護(hù)裝置等諸多領(lǐng)域。

典型應(yīng)用案例（芯力特公司的第三代高速CAN FD收發(fā)器）

SIT1043Q屬于芯力特公司的第三代高速CAN FD收發(fā)器，目前已經(jīng)通過第三方AEC-Q100認(rèn)證、德國(guó)益馳CAN通信一致性測(cè)試、德國(guó)C&S兼容性測(cè)試。相比第一代基礎(chǔ)SIT1040Q和第二代CAN FD SIT1042Q CAN收發(fā)器，此芯片引腳更多功能更全。SIT1043Q在實(shí)現(xiàn)基本CAN收發(fā)器功能的同時(shí)，增強(qiáng)了電磁兼容性(EMC)性能，并引出SPLIT引腳穩(wěn)定總線信號(hào)共模輸出，支持與電壓為3V至5V的MCU TXD&RXD電平適配。除此之外，同時(shí)還具有的高級(jí)功能包括：

支持通過INH引腳使能關(guān)斷整個(gè)節(jié)點(diǎn)電源，只保留SIT1043Q CAN收發(fā)器待機(jī)工作實(shí) 現(xiàn)節(jié)點(diǎn)功耗最低；

支持5種工作模式，5種模式MCU可以通過控制EN、STB引腳自由切換；

支持睡眠與待機(jī)低功耗模式下本地和遠(yuǎn)程喚醒，并具有喚醒源識(shí)別功能；

支持多種保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)診斷功能，其中包括CAN總線短路檢測(cè)和電池短路檢測(cè)；

支持部分信號(hào)增強(qiáng)功能（CAN SIC功能），芯片增加振鈴抑制與斜率控制電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速通信下減少總線噪聲消除總線振鈴干擾，提供可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。

SIT1043Q CAN收發(fā)器引腳功能圖：

1、SIT1043Q CAN收發(fā)器在某汽車網(wǎng)關(guān)應(yīng)用

網(wǎng)關(guān)是汽車的中央樞紐，可安全地互連和處理異構(gòu)汽車網(wǎng)絡(luò)來往于不同功能域的數(shù)據(jù)，例如動(dòng)力、底盤和安全性、車身控制、車載信息娛樂系統(tǒng)、遠(yuǎn)程信息處理和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)。汽車網(wǎng)關(guān)處理不同的通信協(xié)議，如CAN、LIN、FlexRay和千兆以太網(wǎng)，同時(shí)安全地實(shí)時(shí)過濾數(shù)據(jù)，以防黑客攻擊。網(wǎng)關(guān)還為汽車內(nèi)的不同電子控制單元(ECU)提供無線(OTA)固件升級(jí)。

CAN收發(fā)器在某汽車網(wǎng)關(guān)應(yīng)用

2、SIT1043Q CAN收發(fā)器在汽車BMS電池產(chǎn)品應(yīng)用

在BMS系統(tǒng)中，當(dāng)車輛沒有充電時(shí)，如果BMS系統(tǒng)的超低功耗待機(jī)，對(duì)延長(zhǎng)汽車停放時(shí)間，增加汽車?yán)m(xù)航里程是比較完美的解決方案?？蛻暨x用芯力特SIT1043Q CAN收發(fā)器來進(jìn)行系統(tǒng)功耗控制管理，當(dāng)BMS系統(tǒng)非充電時(shí)，SIT1043Q CAN收發(fā)器進(jìn)入睡眠模式，在睡眠模式下內(nèi)部模式控制電路將SIT1043Q自動(dòng)切換到由VBAT 供電，同時(shí)INH引腳默認(rèn)為高阻態(tài)，此時(shí)通過INH引腳控制LDO的使能EN=L，從而關(guān)斷LDO的+5V電源輸出，使BMS系統(tǒng)只保留SIT1043Q CAN收發(fā)器待機(jī)工作，從而實(shí)現(xiàn)大大降低系統(tǒng)功耗，減少電池能量損耗。

CAN收發(fā)器在汽車BMS電池產(chǎn)品應(yīng)用

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用CAN接口芯片的原因主要包括高可靠性和穩(wěn)定性、高帶寬和實(shí)時(shí)性、多設(shè)備連接和擴(kuò)展性以及簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和降低成本等方面。這些優(yōu)勢(shì)使得CAN接口芯片在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。

本文會(huì)再為大家詳解CAN芯片家族中的一員——CAN接口芯片

CAN接口芯片的基本概念

CAN收發(fā)器是一種用于CAN總線通信的專用芯片，主要用于將CAN控制器和CAN總線物理層之間的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)。

它的主要作用是將CAN控制器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為CAN總線所需要的物理信號(hào)，同時(shí)將CAN總線上接收到的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將其傳遞給CAN控制器進(jìn)行處理。

CAN收發(fā)器在整個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)中扮演著至關(guān)重要的角色。它類似于一個(gè)轉(zhuǎn)換器，將CAN控制器輸出的TTL信號(hào)（邏輯電平）轉(zhuǎn)換成CAN總線的差分信號(hào)。這種差分信號(hào)在兩條具有差分電壓的總線電纜上進(jìn)行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在CAN總線上的通信。CAN收發(fā)器的功能包括：

支持CAN總線的高速和低速傳輸，以滿足不同的應(yīng)用需求。

電氣隔離：CAN收發(fā)器可以提供電氣隔離，從而避免CAN總線上的電氣噪聲和瞬態(tài)影響CAN控制器和其他設(shè)備的正常工作。

抑制電磁干擾：CAN收發(fā)器可以通過抑制電磁干擾，從而減少CAN總線上的噪聲，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

自動(dòng)發(fā)送/接收控制：CAN收發(fā)器可以自動(dòng)檢測(cè)和控制發(fā)送和接收狀態(tài)，從而簡(jiǎn)化CAN總線應(yīng)用的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

狀態(tài)指示燈：CAN收發(fā)器可以提供狀態(tài)指示燈，用于指示CAN總線的狀態(tài)和錯(cuò)誤信息，方便用戶進(jìn)行故障排查。

溫度控制：CAN收發(fā)器可以具備溫度控制功能，以確保CAN總線在各種環(huán)境條件下的正常工作。

總之，CAN收發(fā)器是CAN總線中非常重要的組成部分，它可以將CAN控制器和CAN總線物理層之間的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)，從而確保CAN總線通信的穩(wěn)定和可靠性。

CAN接口芯片主要參數(shù)

CAN收發(fā)器是連接CAN控制系統(tǒng)與CAN總線網(wǎng)絡(luò)的橋梁，當(dāng)選型CAN收發(fā)器時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)參數(shù)：

1、輸入特性

對(duì)于隔離CAN收發(fā)器，輸入主要指連接CAN控制器一側(cè)的輸入特性，包含電源輸入與信號(hào)輸入。

根據(jù)控制器的CAN接口電壓可選擇3.3V或5V供電的CAN模塊，隔離CAN模塊正常輸入范圍為VCC±5%，主要考慮CAN總線電平能保持在典型值范圍內(nèi)，同時(shí)也使次級(jí)的CAN芯片工作在標(biāo)稱電源電壓附近。

對(duì)于單獨(dú)的CAN收發(fā)芯片，需要對(duì)芯片的VIO引腳接入與TXD信號(hào)電平相同的參考電壓，以匹配信號(hào)電平，若沒有VIO引腳，則應(yīng)保持信號(hào)電平與VCC保持一致。使用CTM系列隔離收發(fā)器時(shí)需要匹配TXD的信號(hào)電平與供電電壓一致，即3.3V標(biāo)準(zhǔn)CAN控制器接口或5V標(biāo)準(zhǔn)CAN控制器接口。

2、傳輸特性

CAN收發(fā)器的傳輸特性主要為三個(gè)參數(shù)：發(fā)送延遲、接收延遲、循環(huán)延遲。選擇CAN收發(fā)器時(shí)我們認(rèn)為其延遲參數(shù)越小越好，但小的傳輸延遲會(huì)帶來什么好處，是什么因素限定了CAN網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲？

圖1 CAN收發(fā)器延遲特性

在CAN協(xié)議中，發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過TXD發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)，RXD也在監(jiān)測(cè)總線狀態(tài)。若RXD監(jiān)位與發(fā)送位不一致，則節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到一個(gè)位錯(cuò)誤。若在仲裁場(chǎng)監(jiān)測(cè)到的與實(shí)際發(fā)送不符，則節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送，即總線上有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，該節(jié)點(diǎn)沒有獲得數(shù)據(jù)發(fā)送優(yōu)先權(quán)。

同樣在數(shù)據(jù)校驗(yàn)和ACK響應(yīng)位，均需要RXD實(shí)時(shí)獲取到總線的數(shù)據(jù)狀態(tài)。比如網(wǎng)絡(luò)正常通訊中，排除節(jié)點(diǎn)異常，為了可靠接收到ACK響應(yīng)，就要保證ACK位在一定的時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)娇刂破鞯腞XD寄存器中，否則發(fā)送節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到一個(gè)應(yīng)答錯(cuò)誤。在1Mbps下設(shè)定采樣位置為70%。則從TXD發(fā)送，到RXD接收到ACK位，控制器會(huì)在ACK位時(shí)間起始的70%時(shí)間點(diǎn)采樣，即整個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)的循環(huán)延遲要小于700ns。

在隔離CAN網(wǎng)絡(luò)中，這個(gè)參數(shù)主要由隔離器延遲，CAN驅(qū)動(dòng)器延遲，線纜長(zhǎng)度決定。因此小的延遲時(shí)間有助于ACK位的可靠采樣， 增長(zhǎng)總線長(zhǎng)度。如圖2為使用CTM1051KAT收發(fā)器兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通訊的ACK響應(yīng)。收發(fā)器固有的典型延遲時(shí)間約為120ns。

圖2 CAN網(wǎng)絡(luò)ACK響應(yīng)

3、總線電平

在ISO11898-2規(guī)定的高速CAN網(wǎng)絡(luò)中，通常我們關(guān)心差分信號(hào)的幅值，這是總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。目前有少數(shù)支持3.3V供電的CAN收發(fā)芯片，可直接應(yīng)用于3.3V的控制系統(tǒng)中。

由于CAN收發(fā)器的結(jié)構(gòu)特性，CANH、CANL電平與電源相關(guān)，雖然5V與3.3V工作電壓的CAN收發(fā)器輸出差分電平典型值相同，但3.3V收發(fā)器CANH、CANL相對(duì)于參考GND的幅值偏低，為2V左右，如TI的TCAN334。使用這兩種不同收發(fā)器組網(wǎng)，使用一般雙絞線或屏蔽雙絞線單點(diǎn)接地則完全可正常工作。若使用雙層屏蔽雙絞線，由于CANH、CANL、GND均為信號(hào)連接，則會(huì)因?yàn)閮煞N收發(fā)器的總線電壓對(duì)地幅值不同會(huì)造成通信異常。因此實(shí)際使用要避免其GND直接連接。

圖3 收發(fā)器總線電平

4、顯性超時(shí)

顯性超時(shí)的增加主要是為了防止CAN總線網(wǎng)絡(luò)由于硬件或軟件故障使得TXD長(zhǎng)期處于“0”電平狀態(tài)。TXD保持“0”意味著CAN網(wǎng)絡(luò)為顯性電平，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)都不能收發(fā)數(shù)據(jù)，即總線處于癱瘓狀態(tài)。顯性超時(shí)可以通過收發(fā)器的硬件計(jì)時(shí)避免總線出現(xiàn)這種情況。

如圖4所示，Tdom為顯性超時(shí)時(shí)長(zhǎng)，每次TXD為“0”時(shí)收發(fā)器開始計(jì)時(shí)，超過Tdom時(shí)收發(fā)器內(nèi)部釋放總線，總線狀態(tài)處于隱性電平。不同收發(fā)器的顯性超時(shí)時(shí)間不同，實(shí)際應(yīng)用需要考慮顯性超時(shí)時(shí)間對(duì)總線最低波特率的影響。CAN協(xié)議規(guī)定錯(cuò)誤幀最多可以有11個(gè)連續(xù)的顯性位，為了避免顯性超時(shí)不對(duì)其造成影響，可以根據(jù)收發(fā)器的最小顯性超時(shí)時(shí)間計(jì)算實(shí)際使用的最低波特率。

BPSMin = 11/Tdom_min

如CTM1051Q的顯性超時(shí)時(shí)間為0.3ms，則計(jì)算最小波特率為11/0.3=36.67kbps。

圖4 顯性超時(shí)時(shí)序

5、睡眠喚醒

ISO11898-5給出了低功耗模式的高速CAN總線單元，CAN收發(fā)器可以處于睡眠模式以降低功耗，并通過一定的總線時(shí)序喚醒收發(fā)器。如圖 5為CTM1044KAT的喚醒時(shí)序圖，睡眠狀態(tài)下，當(dāng)總線出現(xiàn)長(zhǎng)度大于TWK的3個(gè)顯性、隱性、顯性的電平后，睡眠狀態(tài)的收發(fā)器即被喚醒，中途遇到的任何小于TWK的干擾信號(hào)電平將被硬件過濾。

TWK的定義是為了使收發(fā)器僅安全可靠地接收喚醒信號(hào)，避免由于總線干擾導(dǎo)致誤觸發(fā)。CAN控制器收到RXD信號(hào)后，可通過軟件設(shè)置觸發(fā)喚醒控制器，從而進(jìn)一步設(shè)置模塊STB引腳進(jìn)入正常工作模式。這種喚醒模式中，當(dāng)總線的所有節(jié)點(diǎn)都處于睡眠狀態(tài)時(shí)，只要總線某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)，所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)被喚醒。

圖5 睡眠喚醒時(shí)序

CAN收發(fā)器的選型有很多的學(xué)問，關(guān)系到整體CAN網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性與可靠性。為保證組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定可靠，可以選擇目前主流的全隔離CAN收發(fā)器模塊。

CAN FD介紹

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(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)，只是CAN的最高速率是1Mbps，CAN FD的最高速率是8Mbps。新出的收發(fā)器一般都是CAN和CAN FD同時(shí)支持的，只是型號(hào)尾綴不一樣。傳統(tǒng)的CAN一幀最多只能傳輸8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，而CAN FD一幀最多可傳輸64個(gè)字節(jié)，可以有效地避免數(shù)據(jù)拆分傳輸?shù)那闆r。

CAN接口芯片主流廠商型號(hào)介紹

NXP的CAN(FD)收發(fā)器介紹

提到CAN(FD)收發(fā)器，NXP一直都是這個(gè)領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，也是其他做CAN收發(fā)器的芯片廠家模仿的對(duì)象，目前為止，NXP還是這個(gè)領(lǐng)域的第一。下面將根據(jù)CAN(FD)收發(fā)器的功能分類進(jìn)行介紹。

Basic CAN(FD)

Basic CAN(FD)收發(fā)器，顧名思義，就是基礎(chǔ)CAN(FD)收發(fā)器，通常有一個(gè)控制引腳用來切換Normal mode和Silent mode，不帶有低功耗模式。一般符合11898-2的標(biāo)準(zhǔn)，電平標(biāo)準(zhǔn)如下（摘自NXP的應(yīng)用筆記AH1014）：

Basic CAN(FD)收發(fā)器根據(jù)CANH和CANL的耐壓不同分為兩類（以TJA1057為例，如下圖），一種是支持12V系統(tǒng)的，用在乘用車上，耐壓<42V；一種是12V和24V系統(tǒng)都支持的，也可以用在商用車上，耐壓58V。

基礎(chǔ)版收發(fā)器一般用在不需要待機(jī)休眠的產(chǎn)品上，如發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，變速箱TCU，底盤控制模塊CCM，電子助力轉(zhuǎn)向EPS等。主要型號(hào)如下：

12V系統(tǒng)：TJA1050，TJA1057和TJA1441，由于TJA1050屬于老產(chǎn)品，性能偏弱且不支持CAN FD，不推薦使用。TJA1441是今年剛剛量產(chǎn)的，供電范圍由于TJA1057，有一個(gè)子系列TJR1441達(dá)到AEC-Q100 Grade 0等級(jí)，支持150℃的環(huán)境溫度。

12/24V系統(tǒng)：TJA1051，如果新項(xiàng)目用于乘用車，推薦換成TJA1057，因?yàn)镋MC性能做過優(yōu)化，EMC要求不是特別高的情況下，可以省去共模電感。

Standby mode CAN(FD)

此收發(fā)器相比基礎(chǔ)版本增加了standby的低功耗模式，此模式的功耗在10uA左右，如下圖所示（以TJA1044為例）。同時(shí)CAN收發(fā)器處在standby模式時(shí)會(huì)開啟CAN總線喚醒功能，當(dāng)CAN總線上有數(shù)據(jù)時(shí)，RXD會(huì)產(chǎn)生從高到低的跳變沿，此跳變沿可以被MCU用來做喚醒源。

Standby CAN收發(fā)器相比基礎(chǔ)版本除了增加低功耗模式之外，還增加了一個(gè)split引腳（TJA1040和TJA1042），主要是解決CAN總線信號(hào)對(duì)稱性不好的情況。如果是終端節(jié)點(diǎn)，建議120Ω的終端電阻分成兩個(gè)60Ω串聯(lián)，并接上split引腳，如果不是終端節(jié)點(diǎn)，換成兩個(gè)1.3kΩ的電阻串聯(lián)，或者使用車廠指定的值。如下是TJA1042T的推薦電路圖。TJA1044因?yàn)閮?nèi)部做了優(yōu)化，不再需要split引腳。

此種收發(fā)器一般用在KL30（長(zhǎng)電）和KL15同時(shí)供電的產(chǎn)品上，如儀表，中控，導(dǎo)航等產(chǎn)品。

主要型號(hào)如下：

12V系統(tǒng)：TJA1040，TJA1044和TJA1442，TJA1040不推薦新項(xiàng)目使用，TJA1442是新產(chǎn)品，子系列TJR1442支持150℃環(huán)境溫度。

12/24V系統(tǒng)：TJA1049和TJA1042，TJA1049很少有客戶使用，但是TJA1042是目前市場(chǎng)上用的最多CAN收發(fā)器之一，如果目標(biāo)應(yīng)用是12V系統(tǒng)的，建議切換到TJA1044，尤其是TJA1044G版本，可以裸板過class 5。

Standby mode CAN(FD) + Dual channel

兩路CAN通道的standby CAN收發(fā)器，使用的客戶不多，我只看到一些做毫米波雷達(dá)的客戶使用。

主要型號(hào)如下：

12V系統(tǒng)：TJA1046和TJA1448，TJA1448是今年剛剛量產(chǎn)的，相比TJA1046，供電范圍更寬，standby模式下功耗更低，也有Gtade 0等級(jí)的TJR1448。

12/24V系統(tǒng)：TJA1059和TJA1048，TJA1059用的客戶相對(duì)多一些。

Standby mode CAN(FD) + Isolation

帶隔離功能的CAN收發(fā)器，在MCU和CAN總線之間提供隔離接口，防止汽車內(nèi)的高壓通過CAN總線傳遞到低壓區(qū)域，芯片框圖如下（以TJA1052i為例）。

一般新能源車內(nèi)和高壓電池包有連接的產(chǎn)品會(huì)用到此芯片，如空調(diào)壓縮機(jī)的控制器等。

主要型號(hào)如下：

12V系統(tǒng)：暫無

12/24V系統(tǒng)：TJA1052i，現(xiàn)在也有許多客戶使用隔離芯片加TJA1042/TJA1044的分立方案替代TJA1052i，或者使用國(guó)產(chǎn)的模塊方案。

Standby mode CAN(FD) + SIC

雖然很多CAN收發(fā)器已經(jīng)升級(jí)到可以支持CAN FD，但是和之相連的CAN總線線束并沒有隨之提升，一旦CAN FD通信速率達(dá)到2Mbps或者更高，振鈴會(huì)非常大，影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。NXP推出的帶SIC（Signal Improvement Capability）功能的TJA146x芯片可以很好的解決該問題。

目前長(zhǎng)安車廠會(huì)建議他們的供應(yīng)商使用NXP的TJA146x芯片用于高速率的CAN FD通信。

主要型號(hào)如下：

12系統(tǒng)：TJA1462，對(duì)于2Mbps及以上的CAN FD通信，強(qiáng)烈推薦客戶使用TJA146x系列，如下是傳統(tǒng)CAN收發(fā)器和TJA1462在2Mbps CANFD通信下的對(duì)比圖（詳情參考NXP的應(yīng)用筆記AH2002第15章節(jié)）：

12V/24V系統(tǒng)：暫無

Sleep mode CAN(FD)

standby模式下的功耗已經(jīng)很低了，如果車廠要求功耗做的更低，或者要求支持本地喚醒，此時(shí)就需要使用帶sleep模式，INH引腳和wake引腳的收發(fā)器了。

以TJA1043為例，如下面應(yīng)用電路圖，當(dāng)MCU配置TJA1043進(jìn)入sleep模式之后，INH引腳拉低，LDO關(guān)閉輸出，MCU關(guān)閉不消耗電流。當(dāng)CAN總線有喚醒信號(hào)，或者wake引腳有跳變沿，INH引腳被拉高，LDO打開輸出，MCU啟動(dòng)并配置TJA1043進(jìn)入Normal模式接收CAN報(bào)文。

TJA1043增加了診斷引腳ERR，不過由于限制條件太多，不推薦使用。

主要型號(hào)如下：

12V系統(tǒng)：TJA1041(A)和TJA1443A，TJA1041產(chǎn)品較老，推薦使用新產(chǎn)品TJA1443，同樣也有Ta=150℃的TJR1443A。

24V系統(tǒng)：TJA1043(A)，推薦使用TJA1043A，價(jià)格更好。

Sleep mode CAN(FD) + SIC

主要型號(hào)如下：

12V系統(tǒng)：TJA1463，Ta=150℃的型號(hào)為TJR1463

24V系統(tǒng)：

Sleep mode CAN(FD) + Partial networking

像T-BOX這類應(yīng)用，一般對(duì)低功耗的要求更嚴(yán)格，如果使用TJA1043這類收發(fā)器，一旦被和自己不相關(guān)的CAN報(bào)文喚醒之后，需要軟件進(jìn)行判斷處理，盡快的再次進(jìn)入休眠模式。此時(shí)就對(duì)CAN收發(fā)器提出了新的功能需求，既局部網(wǎng)絡(luò)喚醒功能，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為11898-6:2013。NXP支持該功能的收發(fā)器為TJA1145，可以通過SPI接口配置喚醒報(bào)文的速率，ID和數(shù)據(jù)，不滿足條件的CAN報(bào)文無法喚醒TJA1145。

需要提醒的是，TJA1145不支持CAN FD的局部網(wǎng)絡(luò)喚醒功能，如果TJA1145被用于CAN FD總線中，需要選用TJA1145T/FD and TJA1145TK/FD，其他型號(hào)接收到CAN FD的喚醒信號(hào)會(huì)識(shí)別為錯(cuò)誤信號(hào)。

主要型號(hào)如下：

12V系統(tǒng)：暫無

24V系統(tǒng)：TJA1145(A)，TJA1145馬上停產(chǎn)，建議使用TJA1145A。

Fault-tolerant CAN

有些車廠對(duì)于一些安全性比較高的場(chǎng)合會(huì)使用低速容錯(cuò)CAN總線，要求供應(yīng)商使用的CAN收發(fā)器滿足標(biāo)準(zhǔn)11898-3。低速容錯(cuò)CAN和普通CAN不一樣，最高速率只有125K bps，且CAN總線斷了任意一根之后，仍可以使用另一個(gè)線繼續(xù)通信。低速?gòu)腻e(cuò)CAN的電平標(biāo)準(zhǔn)如下圖（摘自NXP的應(yīng)用筆記AH0801），和普通CAN的電平標(biāo)準(zhǔn)不一樣。

主要型號(hào)如下：

12V系統(tǒng)：TJA1054(A)，暫未遇到使用的客戶。

12V/24V系統(tǒng)：TJA1055，有客戶給車廠PSA做的中控項(xiàng)目用到過。

Single Wire CAN

MC88987是單總線CAN收發(fā)器，CAN收發(fā)器總結(jié)如下圖所示：

TI的CAN(FD)收發(fā)器介紹

TI的CAN收發(fā)器在市場(chǎng)上的份額也比較大，并且做了很多和NXP引腳兼容，命名相似的產(chǎn)品，大家見的最多的應(yīng)該就是TCAN1042了。TI的官網(wǎng)的官網(wǎng)將其CAN收發(fā)器分成了四類，如下圖所示：

主要介紹汽車 CAN收發(fā)器介紹如下。

5V CAN(FD)收發(fā)器

TI的汽車級(jí)5V CAN(FD)收發(fā)器大概兩種，一種是和NXP做引腳兼容的，一種是增加新特性的。和NXP做兼容的型號(hào)主要有：

基礎(chǔ)類：SN65HVDA1050A-Q1，TCAN1051，TCAN1057

支持Standby：SN65HVD1040-Q1，TCAN1042，TCAN1044

雙通道Standby：TCAN1046，TCAN1048，

隔離Standby：ISO1042-Q1（總線耐壓更高，達(dá)到±70V）

支持sleep：TCAN1043，TCAN1463

增加新特性的型號(hào)主要有：

內(nèi)部自帶5V電源的：TCAN1162-Q1

IO口電平支持1.8V的：TCAN1044AV-Q1，TCAN1057AV-Q1，TCAN1046AV-Q1

增加看門狗和LIMP功能的：TCAN1144-Q1，TCAN1146-Q1

集成CAN FD控制器的：TCAN4550-Q1

總線耐壓達(dá)到±70V的，TCAN1042H，TCAN1044H這類帶H尾綴的

3.3V CAN收發(fā)器

TI還有3.3V的CAN收發(fā)器，和5V CAN收發(fā)器的總線電平對(duì)比如下：

汽車級(jí)的3.3V CAN收發(fā)器如下圖所示，不過筆者沒怎么遇到使用3.3V CAN總線的車廠，一般現(xiàn)在MCU是3.3V供電的，也會(huì)選擇帶Vio引腳的5V CAN收發(fā)器，Vio引腳和MCU來自同一個(gè)供電源就可以了。

Infenion的CAN(FD)收發(fā)器介紹

從Infeion官網(wǎng)下載的選型手冊(cè)看，主要分為帶wake-up功能和不帶wake-up功能兩類收發(fā)器，如下圖所示：

不帶wake-up功能

不帶wake-up功能的CAN(FD)收發(fā)器的主要型號(hào)如下圖：

帶wake-up功能

帶wake-up功能的CAN(FD)收發(fā)器的主要型號(hào)如下圖：

ON的CAN(FD)收發(fā)器

ON的收發(fā)器種類相比NXP和TI不算太多，基本都是和NXP做引腳兼容，命令也比較相似。

基礎(chǔ)類：NCV7351，NCV7357

支持Standby：NCV7340，NCV7342，NCV7344，NCV7349

雙通道Standby：NCV7441，NCV7446

支持sleep：NCV7341，NCV7343

單線CAN：NCV7356

供應(yīng)商A:NXP

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊(cè)

NXPProductSelectorResults.xls

（2）主推型號(hào)1:TJA1057GTK

對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品詳情介紹

TJA1057是Mantis系列高速CAN收發(fā)器的一部分。它提供了控制器局域網(wǎng)（CAN）協(xié)議控制器和物理雙線CAN總線之間的接口。該收發(fā)器專為汽車工業(yè)中的高速CAN應(yīng)用而設(shè)計(jì)，為（帶有CAN協(xié)議控制器的）微控制器提供差分傳輸和接收能力。

TJA1057提供了一套針對(duì)12V汽車應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化的功能，與NXP的第一代和第二代CAN收發(fā)器（如TJA1050）相比有了顯著改進(jìn)，并具有優(yōu)異的電磁兼容性（EMC）性能。當(dāng)電源電壓關(guān)閉時(shí)，TJA1057還對(duì)CAN總線顯示出理想的被動(dòng)行為。

TJA1057GT（K）/3變體上的Vo引腳允許與3.3 V和5 V供應(yīng)的微控制器直接接口。

TJA1057實(shí)現(xiàn)了ISO 11898-2:2016和SAE J2284-1至SAE J2284-5中定義的CAN物理層。TJA1057T被指定用于高達(dá)1Mbit/s的數(shù)據(jù)速率。定義環(huán)路延遲對(duì)稱性的附加定時(shí)參數(shù)被指定用于其他變體。這種實(shí)現(xiàn)方式能夠以高達(dá)5Mbit/s的數(shù)據(jù)速率在CAN FD快速相位中實(shí)現(xiàn)可靠的通信。

這些功能使TJA1057成為只需要基本CAN功能的HS-CAN網(wǎng)絡(luò)的絕佳選擇。

通用功能

完全符合ISO 11898-2:2016和SAE J2284-1至SAE J2284-5

優(yōu)化用于12V汽車系統(tǒng)

EMC性能滿足汽車應(yīng)用中LIN、CAN和FlexRayInterfaces的硬件要求，1.3版，2012年5月。

TJA1057x/3變體上的Vo輸入允許與3V至5V微控制器直接接口。沒有Vo引腳的變體可以與3.3 V和5 V供電的微控制器接口，前提是微控制器I/O耐受5 V。

AEC-Q100認(rèn)證深綠色產(chǎn)品（無鹵素，符合RoHS）

Vio和非Vo變體都有SO8和無引線HVSON8（3.0mm x 3.0mm）封裝；HVSON8具有改進(jìn)的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOl）功能。

可預(yù)測(cè)和故障安全行為

在所有供應(yīng)條件下可預(yù)測(cè)的功能行為

收發(fā)器在未通電（零負(fù)載）時(shí)與總線斷開

傳輸數(shù)據(jù)（TXD）主要超時(shí)功能

TXD和S輸入引腳的內(nèi)部偏置

保護(hù)

總線引腳上的高ESD處理能力（8 kV IEC和HBM）

保護(hù)總線引腳免受汽車環(huán)境中的瞬態(tài)影響

Vcc和Vo引腳上的欠電壓檢測(cè)

熱保護(hù)

TJA1057 CAN FD

保證數(shù)據(jù)速率高達(dá)5 Mbit/s的定時(shí)改進(jìn)了210ns的TXD到RXD傳播延遲

硬件參考設(shè)計(jì)

2、支撐

（1）技術(shù)產(chǎn)品

技術(shù)資料

C459823_BE8028E39B5B6F0136568BF83B204F7A.pdf

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審核編輯 黃宇