德州儀器業(yè)界首款集成CAN FD控制器和收發(fā)器的系統(tǒng)基礎芯片降低車載網(wǎng)絡設計復雜性，縮短上市時間

 

日前，德州儀器（TI）在北京舉辦業(yè)界首款集成 CAN FD 控制器和收發(fā)器的系統(tǒng)基礎芯片新產(chǎn)品發(fā)布會，公司接口產(chǎn)品部門產(chǎn)品線經(jīng)理Charles（Chuck）Sanna先生分析了自動駕駛技術對數(shù)據(jù)吞吐量和傳輸速度的挑戰(zhàn)和要求，介紹了業(yè)界首款汽車系統(tǒng)基礎芯片（SBC）新產(chǎn)品TCAN4550-Q1的特點和優(yōu)勢。

Charles（Chuck）Sanna認為，隨著自動駕駛技術的迅速發(fā)展，車輛中的 CAN 總線已經(jīng)無法滿足數(shù)據(jù)吞吐量和傳輸速度的要求。為滿足更高的帶寬及數(shù)據(jù)吞吐量，CAN FD（具有靈活數(shù)據(jù)速率的控制器局域網(wǎng)）應運而生。

那么，什么是CAN靈活數(shù)據(jù)（FD）速率呢？他解釋說，CAN FD是一種通信協(xié)議，是基于原始CAN總線標準（又稱為“經(jīng)典CAN”）而設計的，有助于確保多種車載網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量在繼續(xù)演進的同時，汽車微控制器和連接的系統(tǒng)能夠以各種速率高效通信。從下圖可以看到經(jīng)典CAN/CAN FD總線的配置（簡化的架構(gòu)）存在的一些問題。

 

CAN FD的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)在于，其擁有更高的總線效率，5Mbps的較大數(shù)據(jù)傳輸速率支持高達64字節(jié)的有效負荷；兼容經(jīng)典CAN無需新的連接器或電纜，但需要更新的處理器，新處理器需要包含CAN FD控制器和相關的CAN FD收發(fā)器；轉(zhuǎn)型受可用解決方案限制，當前的多芯片解決方案需要更高的成本和板載空間。CAN FD協(xié)議有效提升了設計師的能力，使其能夠在其下一代汽車應用中更快速地移動數(shù)據(jù)。

但是，以往在升級至或擴展 CAN FD 功能時，設計師往往不得不在其設計中整合多個分立的組件或徹底修改微控制器，通常來說這既耗時又成本高昂。而借助德州儀器業(yè)界首款集成了CAN FD控制器和收發(fā)器的系統(tǒng)基礎芯片，既可減少車載網(wǎng)絡的設計量和復雜性，有能縮短上市時間。

Charles（Chuck）Sanna介紹說，TCAN4550-Q1集成了 CAN FD 控制器和收發(fā)器。新產(chǎn)品助力設計師輕松快捷地添加或擴展 CAN/CAN FD，支持高達 8 Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸率，此外更簡化物料單（BOM）和削減系統(tǒng)成本。借助TCAN4550-Q1 系統(tǒng)基礎芯片，設計師能夠保有汽車電子和照明、高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）及汽車網(wǎng)關設計的基于微控制器的現(xiàn)有架構(gòu)，簡化了 CAN FD 升級或擴展。

他說，創(chuàng)新的SBC可利用幾乎所有微控制器的串行外圍接口（SPI）總線，升級至或添加CAN FD接口，而只需對系統(tǒng)做極小的改動。歸納起來，TCAN4550-Q1有三個用途，一是CAN FD總線升級：利用現(xiàn)有處理器或改用較低成本的解決方案；二是CAN FD總線擴展：擴展CAN FD總線的單芯片解決方案；三是占用較小空間：4.5mm x 3.5mm的20引腳QFN，支持在小封裝內(nèi)完成升級和擴展。下圖是通過TCAN4550-Q1升級的CAN FD總線（簡化的架構(gòu)）。

 

這張圖是通過TCAN4550-Q1擴展的CAN FD總線（簡化的架構(gòu)）。

 

談到TCAN4550-Q1的主要特點和優(yōu)勢，Charles（Chuck）Sanna說，首先是簡化物料單（BOM）和削減系統(tǒng)成本，設計師依托高度集成的TCAN4550-Q1可以簡化設計，包括集成式±58-VDC總線故障保護、看門狗計時器及故障切換模式。TCAN4550-Q1還能夠交叉兼容經(jīng)典CAN協(xié)議。其次是更便捷地在汽車設計中擴展總線，如果微控制器的CAN FD端口數(shù)量有限，設計師還可以使用這款芯片經(jīng)由汽車系統(tǒng)中現(xiàn)有的SPI端口添加更多的CAN FD總線。通常來講，此類總線擴展需要重新設計系統(tǒng)，而在使用TCAN4550-Q1時則不必這樣做。第三是更小的電源設計占用空間，憑借集成式125 mA低壓差（LDO）線性穩(wěn)壓器，TCAN4550-Q1可以為自己供電，此外，還能夠為傳感器或其它組件供應70 mA的外部輸出。由于減少了對外部電源組件的需要，電源設計所占的空間也因此變小。第四是降低功耗，TCAN4550-Q1可幫助設計師藉由喚醒和休眠功能降低待機時的系統(tǒng)功耗。第五是提高較大數(shù)據(jù)傳輸率，全新SBC支持汽車在組裝期間能夠基于8 Mbps較高數(shù)據(jù)傳輸率來更快速地編寫汽車軟件程序，超越了CAN FD協(xié)議的5 Mbps較高數(shù)據(jù)傳輸率。

他較后表示，除了上面介紹的產(chǎn)品線，TI還有其他豐富的CAN、LIN和SBC收發(fā)器接口系列，如兼具高抗擾性和低輻射的AEC-Q100的汽車CAN收發(fā)器、適合低速、短程汽車應用的高抗干擾性、低排放、AEC-Q100的汽車LIN收發(fā)器、行業(yè)領先的3.3V VCC CAN收發(fā)器、具有高達±70V的總線故障保護，及高達±3 0 V的共模電壓5V CAN收發(fā)器，以及支持高達5 Mbps的信令速率和±70V的總線故障保護隔離式CAN收發(fā)器，客戶可以根據(jù)不同需要加以選擇。

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