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(chē)載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)復(fù)雜性，縮短上市時(shí)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(huì)，公司接口產(chǎn)品部門(mén)產(chǎn)品線經(jīng)理Charles（Chuck）Sanna先生分析了自動(dòng)駕駛技術(shù)對(duì)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(chē)系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）新產(chǎn)品TCAN4550-Q1的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

Charles（Chuck）Sanna認(rèn)為，隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的迅速發(fā)展，車(chē)輛中的 CAN 總線已經(jīng)無(wú)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(yùn)而生。

那么，什么是CAN靈活數(shù)據(jù)（FD）速率呢？他解釋說(shuō)，CAN FD是一種通信協(xié)議，是基于原始CAN總線標(biāo)準(zhǔn)（又稱(chēng)為“經(jīng)典CAN”）而設(shè)計(jì)的，有助于確保多種車(chē)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(shí)，汽車(chē)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(jiǎn)化的架構(gòu)）存在的一些問(wèn)題。

 

CAN FD的優(yōu)勢(shì)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(wú)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(jì)師的能力，使其能夠在其下一代汽車(chē)應(yīng)用中更快速地移動(dòng)數(shù)據(jù)。

但是，以往在升級(jí)至或擴(kuò)展 CAN FD 功能時(shí)，設(shè)計(jì)師往往不得不在其設(shè)計(jì)中整合多個(gè)分立的組件或徹底修改微控制器，通常來(lái)說(shuō)這既耗時(shí)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(chē)載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)量和復(fù)雜性，有能縮短上市時(shí)間。

Charles（Chuck）Sanna介紹說(shuō)，TCAN4550-Q1集成了 CAN FD 控制器和收發(fā)器。新產(chǎn)品助力設(shè)計(jì)師輕松快捷地添加或擴(kuò)展 CAN/CAN FD，支持高達(dá) 8 Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸率，此外更簡(jiǎn)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(jì)師能夠保有汽車(chē)電子和照明、高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）及汽車(chē)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的基于微控制器的現(xiàn)有架構(gòu)，簡(jiǎn)化了 CAN FD 升級(jí)或擴(kuò)展。

他說(shuō)，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(jí)至或添加CAN FD接口，而只需對(duì)系統(tǒng)做極小的改動(dòng)。歸納起來(lái)，TCAN4550-Q1有三個(gè)用途，一是CAN FD總線升級(jí)：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(kuò)展：擴(kuò)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(jí)和擴(kuò)展。下圖是通過(guò)TCAN4550-Q1升級(jí)的CAN FD總線（簡(jiǎn)化的架構(gòu)）。

 

這張圖是通過(guò)TCAN4550-Q1擴(kuò)展的CAN FD總線（簡(jiǎn)化的架構(gòu)）。

 

談到TCAN4550-Q1的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，Charles（Chuck）Sanna說(shuō)，首先是簡(jiǎn)化物料單（BOM）和削減系統(tǒng)成本，設(shè)計(jì)師依托高度集成的TCAN4550-Q1可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，包括集成式±58-VDC總線故障保護(hù)、看門(mén)狗計(jì)時(shí)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(chē)設(shè)計(jì)中擴(kuò)展總線，如果微控制器的CAN FD端口數(shù)量有限，設(shè)計(jì)師還可以使用這款芯片經(jīng)由汽車(chē)系統(tǒng)中現(xiàn)有的SPI端口添加更多的CAN FD總線。通常來(lái)講，此類(lèi)總線擴(kuò)展需要重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)，而在使用TCAN4550-Q1時(shí)則不必這樣做。第三是更小的電源設(shè)計(jì)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?yàn)閭鞲衅骰蚱渌�組件供應(yīng)70 mA的外部輸出。由于減少了對(duì)外部電源組件的需要，電源設(shè)計(jì)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(jì)師藉由喚醒和休眠功能降低待機(jī)時(shí)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(chē)在組裝期間能夠基于8 Mbps較高數(shù)據(jù)傳輸率來(lái)更快速地編寫(xiě)汽車(chē)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(chē)CAN收發(fā)器、適合低速、短程汽車(chē)應(yīng)用的高抗干擾性、低排放、AEC-Q100的汽車(chē)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。

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