CAN FD收发器的相关知识

如果你拥有一台国产新能源车车，那可以约等于拥有了一个K歌音响、移动变频空调、触屏小电视、折叠沙发床.......等各种功能设施同时存在的移动小家，麻雀虽小五脏俱全！但要同时运行这么多功能，可苦了连接各个功能ECU的CAN......

功能越多，CAN总线负载就会越高，“振铃现象”就极易容易出现，信号传输就会......

所以今天要分享的就是采用信号改善技术，一招升级CAN FD收发器的相关知识！

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随着CAN总线技术和超大规模集成电路组成的高速车用微机在汽车上的应用，汽车电子技术正不断向智能化电子控制系统高级阶段靠拢，而这也导致了车内ECU数量越来越多、各模块之间通讯的网络拓扑结构越来越复杂，需要更高的通信速率满足越来越多的数据吞吐量。在这种情况下使用常规CAN FD收发器极有可能产生严重的振铃现象，从而进一步导致信号传输错误，无法完全发挥CAN FD的优势。

为了在复杂总线拓扑应用中抑制振铃现象，完全发挥CAN FD更快速率、更大有效载荷的优势，信号改善（Signal Improvement Capability）应运而生。具备信号改善的CAN FD收发器能保证在更复杂的拓扑和更高的通信速率时能够更可靠地传输数据。

一、常规CAN FD收发器局限性

在汽车电子控制系统中，信号完整性是十分重要的，而影响信号完整性最主要的原因之一是阻抗不匹配，在星型拓扑（如图1和图2）中尤其明显。常规CAN FD收发器在显性信号的差分输出阻抗约为50Ω，与网络特征阻抗紧密匹配，则不容易出现振铃。而当开始传输隐性信号时，驱动器的差分输出阻抗会变到60kΩ，信号阻抗出现不匹配，从而产生振铃。

图1  双星型拓扑结构示意图

图2  单星型拓扑结构示意图

二、信号改善优势

由于常规CAN FD收发器在应用上的局限性，信号改善技术的出现能有效抑制振铃现象。它是通过检测TXD显性到隐性的边沿来激活驱动器输出端的振铃抑制电路，从而改善信号完整性。通过图3所示驱动器进入差分输出阻抗约为100Ω的主动隐性阶段时，强力驱动总线呈现隐性，以便减少反射，后续驱动器进入差分输出阻抗约为60kΩ的被动隐性阶段。信号改善技术在主动隐形阶段实现了与目标特征阻抗匹配的目的，从而达到到抑制振铃的效果。

图3  CAN SIC技术原理图

三、复杂总线拓扑振铃实验环境示例

双星型拓扑：各节点通过5m双绞线连接至中心点A或B，A/B通过5m双绞线连；

单星型拓扑：各节点通过5m双绞线连接至中心点。

图4  双星型拓扑实验平台示意图

图5  单星型拓扑实验平台示意图

四、MCAN1042 常规CAN FD收发器振铃现象

MCAN1042作为我司常规CAN FD收发器可以满足线性结构拓扑，但在星型拓扑网络应用中具有一定的局限性。图6是使用MCAN1042系列常规CAN FD收发器的双星型拓扑总线信号图，当收发器驱动总线为隐性时，差分输出阻抗突变为约60kΩ，反射信号遇到阻抗不匹配会导致振铃。振铃表现为在CAN总线差分信号在高于900mV和低于500mV时，总线会产生振铃和RXD干扰。

图6 MCAN1042系列（常规CAN FD）收发器双星型拓扑测试结果示意图

五、MCAN146X系列CAN FD SIC收发器

“奋楫者先，创新者胜。”鉴于常规CAN FD收发器的局限性劣势，茂睿芯以MCAN1042系列产品为基础，采用信号改善技术研发了MCAN146X系列CAN FD SIC收发器产品，它们能够广泛应用于车身控制，智能座舱，域控制器，T-Box、ADAS、智能网关、底盘与动力系统等，无需在物理层或应用层做任何修改设计，MCAN146X能有效兼容常规CAN FD收发器，提高研发效率，助力国产车载通信总线技术发展。

图7 MCAN146X系列（CAN FD SIC）收发器双星型拓扑测试结果示意图

信号改善作为CAN FD收发器中一项额外功能，设计员可以在常规CAN FD 系列收发器基础上直接升级为MCAN146X系列收发器，无需在物理层或应用层进行任何修改设计，最大程度降低客户设计难度，节约研发时间。MCAN146X系列收发器可以最大限度地减少信号振铃来提高复杂拓扑中的数据速率，充分发挥CAN FD收发器的优势。

审核编辑：汤梓红