高传输速率CAN FD收发器加速汽车智能化

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。

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。
 

 

 
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。
 

 

 
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。