高传输速率CAN FD收发器加速汽车智能化

描述

电子发烧友网报道(文/李诚)CAN是一种ISO国际标准化的串行通信协议,CAN具有传输速度快、传输距离远、可连接节点多、抗干扰能力强的特点,在汽车、工业、航天等领域得到了广泛应用。
 
目前汽车智能化加速普及,汽车朝着自动驾驶、智能人机交互这一大方向持续发展。自动驾驶系统与人机交互系统在使用中会产生大量数据,传统的CAN协议最高传输速率仅为1MBit/s,无法满足大量的数据传输需求,需要更高效的CAN收发器对产生的大量数据进行传输,随之便衍生出了支持CAN FD协议的收发器。CAN FD对传统CAN的传输速率和传输数据长度进行了升级,CAN FD支持最高5MBit/s的传输速率、最长64 bytes的数据长度。目前TI、英飞凌、NXP等多家厂商相继推出了多款CAN FD收发器以满足市场需求。
 
英飞凌HS CAN FD
 
英飞凌的CAN收发器涵盖了汽车与工业两个细分领域,在汽车CAN收发器领域推出了支持CAN FD协议的收发器,最高传输速率达5MBit/s。在工业领域的CAN收发器传输速率达2 MBit/s。
CAN收发器
图源:英飞凌官网
 
TLE9350SJ是一款高速CAN收发器,满足ISO 11898-2:2016和SAE J2284-4/-5标准可应用于汽车领域和工业领域,TLE9350SJ主要为物理总线和HS CAN控制器的提供接口,可对MCU进行保护,避免总线内部产生干扰。该CAN收发器在汽车中使用无需额外的保护器件对电路保护,英飞凌在生产设计时对CAN收发器进行了RF抗干扰能力的优化并加入了静电保护功能。因为TLE9350SJ的CANH 和 CANL 输出信号对称性极高,电磁辐射水平极低,所以无需额外加入外部电路即可满足较为严格的电磁兼容测试,同时,TLE9350SJ支持CAN FD协议,理论上最高传输速率高达5MBit/s,实际传输速率取决于网络规模和固有的寄生效应。该CAN收发器件内部集成了输出电流限制、过温保护、TXD 超时功能等保护功能,避免CAN收发器与外部电路受到不可逆的损坏。TLE9350SJ可用于汽车发动机控制单元(ECU)、电动助力转向系统、变速箱控制单元(TCU)、底盘控制模块中。
 
NXP HS CAN FD
 
NXP的CAN收发器产品种类丰富,有较高电磁兼容性能的CAN FD产品、可直接与电源电压为3.3V/5V MCU连接的CAN收发器、低功耗可选择性唤醒的局部联网高速CAN收发器、可降低PCB空间的隔离型CAN收发器、24 V CAN收发器等产品。并且还在研制新的CAN收发器,改进CAN信号提高稳定型和传输速率,据官网显示,TJA146x CAN FD系列最高传输速率将超过5甚~8 Mbps,该系列目前还属于样品阶段。
 
 CAN收发器
 
TJA1042是一款高速CAN FD收发器可为CAN控制器和物理双总线之间提供接口。符合ISO 11898-2:2003和ISO 11898-5:2007标准,可应用于汽车领域。该CAN收发器是NXP在CAN领域的第三代产品,与前两代产品相比,对电磁兼容性和静电保护能力都进行了优化,同时增加了断电时CAN总线的无源性能和低功耗待机模式。TJA1042可应用于12V或24V的系统中与3V/5V的MCU直连,同时具有低电磁辐射和较高的抗电磁干扰能力。该CAN收发器最高传输速率为5Mbit/s,可应对较大的数据传输场景。在器件与电路保护方面,具有引脚欠压监测、静电保护、瞬态保护、过热保护,等保护功能。采用了HVSON8无铅封装工艺,规格参数为3.0mm*3.0mm。
 
TI HS CAN FD
 
TI的CAN收发器品类丰富,涵盖了3.3V CAN 收发器、5V CAN 收发器、隔离式 CAN 收发器,其中TI的3.3V CAN 收发器不仅可用于3.3V电压网络,还可与5V电压网络混用,TI为应对市场高传输速率的需求,也推出了支持CAN FD协议的收发器。
 
 CAN收发器
 
TCAN4550-Q1是一款CAN FD收发器,符合AEC-Q100 标准,主要应用于汽车领域,通过SPI在总线与CAN控制器提供一个接口,同时支持CAN和CAN FD协议,最高传输速率高达8Mbit/s,且 SPI 时钟速率高达 18MHz与前面两款CAN收发器相比高出了3Mbit/s。TCAN4550-Q1 支持总线唤醒功能,该功能有助于降低系统待机能耗。该器件内部集成了低压降压稳压器,可为CAN收发器提供5V的工作电压,输出70mA的电流共外部电路使用。
 
总结
 
随着电子技术和通信网络技术的不断升级,以及人们对智能化生活的不断追求,车企在汽车生产设计时不断加入新的功能迎合市场的需求,汽车的ECU也随之增加,由于传统CAN的传输速率较低,容易出现网络拥堵的现象。2015年ISO提出了新的CAN FD协议,该协议需要CAN将最低传输速率提高至1Mbit/s以上,最高支持5Mbit/s,以应对高传输速率的需求。

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