CAN SIC收发器助力复杂CAN网络高效可靠通信（2）

 

SIC的作用机理

在CAN总线上，通过CAN_H和CAN_L两根线上的电位差来表示CAN信号。CAN总线上的电位差分为两种：显性电平(Dominant Voltage)和隐性电平(Recessive Voltage)，其中显性电平为逻辑0，隐性电平为逻辑1，如下图所示。

 

CAN总线电压电平

 

当TXD输出逻辑0时，总线输出的差分电压VDIFF为显性状态，当TXD输出逻辑高电平时总线通过接收器内部的高阻值输入电阻器 (RIN)偏置为VCC/2，为隐性状态，在仲裁期间，显性状态会覆盖隐性状态。CAN收发器在显性阶段的差分发送器输出阻抗约为50Ω，与总线特征阻抗紧密匹配，通常不会引起信号反射。对于常规CAN FD收发器，当驱动器输出显性电平切换到隐性电平时，差分输出阻抗会由50Ω变为约60kΩ，此时，反射回来的信号遇到端口的阻抗不匹配，并且这些反复的反射叠加在输出端口，从而导致了信号振铃的产生。

 

CAN总线振铃波形

 

对于具有SIC功能的CAN芯片而言，当发送器检测到TXD上出现从显性到隐性的边沿时，内部驱动器会激活振铃抑制(SIC)电路。CAN驱动器继续强力驱动总线至隐形电平，直至tpass_rec_start，以便减少反射，确保采样点处的隐性位很干净。在这一主动隐性阶段，发送器输出阻抗较低（约为100Ω）。反射的信号没有遇到显著的阻抗不匹配，并且驱动电阻可有效吸收反射信号，因此振铃会大大减弱。在该阶段结束后驱动器进入被动隐性阶段，其输出阻抗上升至约60kΩ。

 

CAN SIC阻抗时序图

 

在SIC作用的主动隐性阶段，其持续时间最长可达530ns(tpass_rec_start，如上文所列）。由于CAN FD协议的数据阶段最低位宽为200ns(5Mbps)，因此振铃抑制可在整个的隐性位持续时间内保持活动状态，从而保证CAN总线和RXD信号的翻转正常进行。

SIC芯片对于组网的优势

相比常规CAN芯片，CAN SIC可采用更为灵活的组网方式，如下图所示；常规CAN芯片由于信号振铃的限制，为了保证CAN FD的高速率要求，所有节点需采用手拉手的菊花链组网方式，且每个节点的分支线缆不超过0.3m，采用SIC芯片后可灵活调整组网方式和提高总线速率上限，可根据实际应用场景进行布线，有效节省组网线材成本和车身重量。

 

常规CAN组网方式

 

在常规组网环境中在若出现某一节点断开时，信号会因为断开节点后留下的分支线导致信号振铃，若是使用常规CAN芯片该振铃无法避免，易导致节点收到错误帧，如果其中一个终端异常断开的话，基本很难保证总线通信了，若是使用CAN SIC芯片可抑制信号振铃，可保证信号在异常场景下正常通信。

 

CAN SIC组网方式

 

CAN SIC收发器有更严格的位时间对称性，这使得CAN信号在恶劣的组网环境中能够提供更多裕量。收发器对上升沿和下降沿的斜率要求更快，可保证单bit的有效位宽，因此可以以8Mbps的速率可靠运行。与CAN FD收发器相比，其SIC的环路延时最大仅为190ns，远低于CAN FD收发器的255ns最大环路延时的要求，更有助于延长最大组网长度。

TPT1462

 

思瑞浦推出基于其自主创新设计振铃抑制电路专利的车规级CAN SIC（信号改善功能，Signal Improvement Capability）TPT1462Q芯片，相比当前主流的CAN FD车载通信方案，TPT1462Q满足最新的ISO 11898-2:2024标准(见下表)，同时兼容CiA 601-4标准，可实现≥8Mbps的传输速率。可与常规CAN FD的CAN芯片(TPT1044/TPT1042)兼容和混合组网，还具有待机模式和远程唤醒功能，此外其优异的EMC表现，以及灵活的VIO供电选择（低至1.8V）可有效助力工程师简化系统设计、并打造更高质量的车载通信系统。

 

表1、TPT1462关于ISO 11898-2:2024标准测试数据

 

在工况复杂的汽车应用中，环境中恶劣的电磁干扰可通过电缆耦合到芯片的CAN总线，这可能导致CAN芯片传输异常，甚至导致芯片损伤。思瑞浦推出的CAN SIC芯片TPT1462Q具有国际领先的抗干扰能力，为汽车安全通讯奠定坚实的基础；此外TPT1462Q采用思瑞浦自主设计对称性调节模块专利技术，用于调节第一输出驱动级和第二输出驱动级的对称性；借助于该对称性调节模块，确保差分输出级的对称性，优化芯片的EMI性能，依照IEC 62228-3标准进行传导发射的EME测试，表现如下：

 

无共模电感时TPT1462Q的EME测试图

TPT1462实战效果

总线振铃一般是CAN总线的通信过程中，由于阻抗不匹配导致的信号反射等原因，使得信号在传输线上多次反射，进而产生的一种振荡现象。振铃现象可能会对CAN总线的通信质量产生负面影响，甚至有可能导致通信失败。TPT1462Q采用自研的振铃抑制专利，允许工程师在多节点、复杂拓扑情况下有效减少总线中的信号反射，降低振铃现象发生的概率（如下图）。

 

常规CAN-FD在星型网络多节点通信波形

 

CAN SIC芯片在星型网络多节点通信波形

 

同时由于架构的优化TPT1462Q可维持高达10Mbps的通信传输速率，并且可保证优质的总线对称性，大幅提升车载通信质量，为下一代CAN技术发展奠定基础。

 

在10Mbps通信速率下的波形

 

TPT1462产品系列提供带VIO(TPT1462VQ)与不带VIO(TPT1462Q)两个版本，可根据系统需求灵活选择简化系统设计，提供SOP8和DFN8两种封装，可Pin-to-Pin兼容市场主流经典CAN和CAN FD收发器。TPT1462Q已通过AEC-Q100车规认证要求，支持–40°C~125°C的宽工作温度范围，提供过温保护；同时，TPT1462Q还具备TXD显性超时保护，待机模式下支持远程唤醒。此外，该产品的VIO设计可低至1.8V，这一设计不仅提高了产品的灵活性，还可进一步减少系统中对LDO或电平转换器的需求，从而为工程师在成本控制方面提供有力支持。