汽车CAN FD系统基础芯片TCAN1167-Q1：特性、应用与设计要点

在汽车电子领域，高速控制器局域网（CAN）系统基础芯片（SBC）扮演着至关重要的角色。今天，我们就来深入探讨德州仪器（TI）推出的TCAN1167-Q1这款产品，它具有LDO输出、睡眠模式和看门狗等功能，为汽车CAN FD网络提供了强大而可靠的解决方案。

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一、产品概述

TCAN1167-Q1是一款符合AEC Q100（1级）标准的高速CAN SBC，满足ISO 11898-2:2016高速CAN规范的物理层要求。它支持传统CAN和CAN FD网络，数据速率高达8兆位/秒（Mbps），并具备功能安全质量管理型文档，有助于进行功能安全系统设计。

二、关键特性

2.1 宽工作输入电压与集成LDO

该芯片支持宽输入电源电压范围，集成了具有100mA输出电流能力的5V LDO输出（$V{CCOUT}$）。$V{CCOUT}$不仅能在内部为CAN收发器提供电压，还可在外部提供额外电流，增强了系统的供电灵活性。

2.2 多种工作模式与低功耗设计

通过SPI编程，TCAN1167-Q1支持正常模式、静音模式、待机模式和低功耗睡眠模式。在超低电流睡眠模式下，可通过INH输出引脚选择性启用系统上的各种电源，减少电池电流消耗，同时对CAN总线进行监控。当检测到唤醒事件时，通过将INH驱动至高电平来启动系统。

2.3 看门狗功能

支持多种模式的看门狗计时器，包括超时、窗口和问答看门狗（Q&A）。通过要求处理器在一个时间窗口内重置看门狗计时器，确保系统正常运行。不同模式的看门狗在不同工作模式下有着不同的表现，为系统的稳定性提供了多重保障。

2.4 强大的保护特性

具备±58V CAN总线容错、$VSUP$上的负载突降保护、IEC ESD保护、欠压和过压保护以及热关断保护等功能。此外，TXD显性状态超时（TXD DTO）功能可防止在硬件或软件故障时，TXD长时间保持显性状态而阻塞网络通信。

2.5 本地唤醒与总线故障检测

支持通过WAKE引脚实现本地唤醒，同时具备高级CAN总线故障检测功能，可检测CAN总线的短路、开路等故障，并通过相应的中断标志通知系统。

三、应用领域

TCAN1167-Q1适用于多个汽车应用领域，如高级驾驶辅助系统（ADAS）、车身电子装置和照明、汽车信息娱乐系统和仪表组以及混合动力、电动和动力总成系统等。

四、详细设计要点

4.1 引脚配置与功能

了解各个引脚的功能对于正确使用TCAN1167-Q1至关重要。例如，TXD为CAN发送数据输入引脚，集成了上拉电阻；GND为接地引脚；$V_{CCOUT}$为5V LDO调节输出电压引脚等。详细的引脚功能表有助于工程师进行硬件设计和电路连接。

4.2 电气与开关特性

在设计过程中，需要关注其电气特性和开关特性。电气特性包括CAN驱动和接收的电压、电流、阻抗等参数；开关特性则涉及到电源上电时间、信号传播延迟、位时间等。这些特性直接影响着系统的性能和稳定性，工程师需要根据具体应用场景进行合理设计。

4.3 编程与寄存器配置

通过SPI进行编程，可实现对设备的各种功能配置。了解各个寄存器的功能和使用方法，如MODE_CNTRL用于模式配置，WD_CONFIG_1和WD_CONFIG_2用于看门狗配置等，是实现系统功能的关键。

4.4 总线设计与布局

CAN网络系统设计需要进行一系列的权衡，如总线长度、节点数量、终端电阻等。在布局方面，应将保护和滤波电路靠近总线连接器，以防止瞬态、ESD和噪声传播到电路板上。同时，使用供应和接地平面提供低电感，确保信号的稳定传输。

五、总结

TCAN1167-Q1凭借其丰富的特性和强大的功能，为汽车CAN FD网络提供了一个可靠且高效的解决方案。在实际设计过程中，工程师需要充分了解其特性和应用要点，进行合理的电路设计和布局，以确保系统的性能和稳定性。你在使用类似芯片的过程中遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。