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(chǔ)芯片降低車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計復(fù)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(chǔ)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(shù)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(chǔ)芯片（SBC）新產(chǎn)品TCAN4550-Q1的特點和優(yōu)勢。

Charles（Chuck）Sanna認(rèn)為，隨著自動駕駛技術(shù)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)（又稱為“經(jīng)典CAN”）而設(shè)計的，有助于確保多種車載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量在繼續(xù)演進(jìn)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(dá)64字節(jié)的有效負(fù)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(guān)的CAN FD收發(fā)器；轉(zhuǎn)型受可用解決方案限制，當(dāng)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(shè)計師的能力，使其能夠在其下一代汽車應(yīng)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(shè)計師往往不得不在其設(shè)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(chǔ)芯片，既可減少車載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計量和復(fù)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(shè)計師輕松快捷地添加或擴展 CAN/CAN FD，支持高達(dá) 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(chǔ)芯片，設(shè)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(guān)設(shè)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(shè)計師依托高度集成的TCAN4550-Q1可以簡化設(shè)計，包括集成式±58-VDC總線故障保護(hù)、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(shè)計中擴展總線，如果微控制器的CAN FD端口數(shù)量有限，設(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)計所占的空間也因此變小。第四是降低功耗，TCAN4550-Q1可幫助設(shè)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(yīng)用的高抗干擾性、低排放、AEC-Q100的汽車LIN收發(fā)器、行業(yè)領(lǐng)先的3.3V VCC CAN收發(fā)器、具有高達(dá)±70V的總線故障保護(hù)，及高達(dá)±3 0 V的共模電壓5V CAN收發(fā)器，以及支持高達(dá)5 Mbps的信令速率和±70V的總線故障保護(hù)隔離式CAN收發(fā)器，客戶可以根據(jù)不同需要加以選擇。

www.ti.com