NCV7343 CAN FD收发器：高性能与低功耗的完美结合

在电子工程师的日常工作中，CAN（Controller Area Network）总线是一个绕不开的话题。它广泛应用于汽车、工业网络等领域，为设备之间的通信提供了可靠的解决方案。而今天要介绍的NCV7343 CAN FD收发器，更是在传统CAN收发器的基础上进行了升级，为我们带来了更多的可能性。

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一、NCV7343概述

NCV7343是一款CAN FD收发器，它是CAN高速收发器家族的新成员，能够在控制器局域网（CAN）协议控制器和物理总线之间提供接口。该收发器具备差分发送和接收能力，可确保数据在总线和CAN控制器之间的稳定传输。其最大的亮点在于，它能够保证额外的时序参数，支持超过1 Mbit/s的数据速率，满足CAN灵活数据速率（CAN FD）的要求，非常适合各种HS - CAN网络，尤其是那些需要通过CAN总线实现唤醒功能的低功耗节点。

二、关键特性

2.1 标准兼容性

NCV7343符合国际标准ISO11898 - 2:2016，CAN FD时序规格最高可达5 Mbit/s，这意味着它能够与遵循该标准的其他设备无缝对接，为系统的兼容性提供了保障。

2.2 低功耗模式

该收发器具备待机和睡眠模式，电流消耗极低。在睡眠模式下，仅需少量的电能就能维持基本功能，同时还能通过CAN总线或WAKE引脚实现唤醒功能，大大降低了系统的整体功耗。

2.3 电磁兼容性

它具有低电磁发射（EME）和高电磁抗扰度（EMS）的特点，能够有效减少对外界的电磁干扰，同时也能抵抗外界的电磁干扰，保证在复杂电磁环境下的稳定工作。

2.4 故障检测与保护

NCV7343具备多种故障检测功能，如TxD显性超时、总线显性超时、TxD到RxD短路以及过温检测等。一旦检测到故障，会及时设置相应的标志位，并采取相应的保护措施，如禁用发送器，避免对总线造成影响。此外，它还具有热保护功能，能够在芯片温度过高时自动关闭发送器，保护芯片不受损坏。

2.5 引脚保护

其总线引脚具有短路保护功能，能够防止总线引脚短路到电源电压和地。同时，总线引脚还能有效保护免受汽车环境中的瞬态干扰，提高了设备在恶劣环境下的可靠性。

三、电源供应

NCV7343采用了三个电源输入，分别是电池供应输入(V{B})、CAN收发器供应输入(V{CC})和数字IO供应输入(V{IO})。在正常模式下，当(V{CC})或(V{IO})电压低于各自的欠压检测阈值时，发送器会在(t{uvdet})后被禁用；当(V{CC})和(V{IO})电压都高于欠压恢复阈值时，发送器会在(t{uv_rec})后重新启用。

(V{B})是NCV7343的主电源引脚，当(V{B})电源可用时，设备会从断电模式进入待机模式。在低功耗睡眠模式下，(V_{B})通常是唯一的有源电源，为低功耗唤醒检测器提供电源。

(V{CC})是CAN收发器在正常和静默模式下的主要电源输入。当(V{CC})供应电压低于(V_{uvVCC})且持续时间超过(V{CC})欠压检测时间(t_{uvdVCC})时，会设置(V{CC})欠压标志；当(V{CC})供应电压高于(V{uvVCC})且持续时间超过(V{CC})欠压恢复时间(t_{uvr_VCC})时，欠压标志会被重置。

(V{IO})为与微控制器接口的数字引脚提供独立的IO电源。通过将(V{IO})引脚连接到微控制器的电源引脚，可以确保微控制器和收发器之间的IO电平得到正确调整。

四、工作模式

4.1 断电模式

当(V{B})电压低于电池欠压检测阈值(V{uvdVB})时，设备进入断电模式。此时，内部逻辑被重置，收发器和唤醒检测功能被禁用，CAN总线引脚浮空，INH引脚被停用，RxD引脚保持在(V{IO})电平。当(V{B})电压高于电池欠压恢复阈值(V{uvr_VB})时，设备进入待机模式。

4.2 待机模式

这是一种低功耗模式，发送器和接收器都被禁用，只有一个低功耗差分接收器监测总线活动。总线线路被偏置到地，电源电流降至最低。可以通过CAN总线或WAKE引脚检测到唤醒事件，唤醒事件会在ERRN和RxD引脚上发出信号。INH引脚保持激活状态，以便由INH引脚控制的外部调节器保持开启。

4.3 正常模式

在正常模式下，收发器能够通过总线线路进行通信，信号通过TxD和RxD引脚发送和接收。总线线路（CANH和CANL）内部偏置到(V_{CC}/2)，INH引脚激活，外部调节器开启。

4.4 静默模式

在静默模式下，CAN发送器被禁用，但CAN控制器仍可通过RxD引脚从总线接收数据。总线线路同样内部偏置到(V_{CC}/2)，INH引脚激活。

4.5 睡眠模式

睡眠模式是一种比待机模式功耗更低的模式。可以通过进入“进入睡眠模式”状态或在(V{CC})和/或(V{IO})发生欠压且持续时间超过欠压检测时间时强制进入。在睡眠模式下，INH引脚被停用，外部调节器关闭，从而将(V_{B})的功耗降至最低。设备可以通过唤醒事件或改变STBN引脚的状态离开睡眠模式。

五、唤醒功能

5.1 本地唤醒（WAKE引脚）

在低功耗待机、“进入睡眠模式”和睡眠模式下，会监测高电压输入WAKE引脚。如果在WAKE引脚上检测到负或正边缘，并且随后的低或高电平持续时间超过(t_{wake_filt})，则会检测到本地唤醒并设置唤醒标志。为了避免误唤醒，内部连接了上拉和下拉电流源，电流源的极性会根据WAKE输入信号的极性自动选择。

5.2 远程唤醒（唤醒模式）

当在待机、“进入睡眠模式”或睡眠模式下检测到有效的唤醒模式（显性 - 隐性 - 显性相位）时，会设置唤醒标志。每个相位的最小长度为(t_{wupfilt})，模式必须在(t{wup_to})内被接收才能被识别为有效唤醒，否则内部逻辑将被重置。

六、故障检测

6.1 本地故障

当以下任何标志被设置时，会设置本地故障标志：TxD显性超时、总线显性超时、TxD到RxD短路、过温检测。本地故障标志会在从正常模式进入的静默模式下在ERRN引脚上发出信号，当所有相关标志都被清除时，本地故障标志也会被清除。

6.2 CAN总线故障标志

在正常模式下进行显性位传输时，NCV7343设备的发送器能够检测CANH或CANL线路到电源或地的短路。如果短路条件持续四个连续的TxD显性符号请求，会设置内部总线故障标志。该标志在正常模式下可以在ERRN引脚上看到，传输和接收电路继续正常工作。

七、安全保护

7.1 电流限制

电流限制电路可以保护发送器输出级免受意外短路到正或负电源电压的损坏，尽管在这种故障条件下功耗会增加。

7.2 欠压保护

当(V{CC})供应电压不足以建立所需的总线差分电压，或者(V{IO})供应电压较低，可能导致数字输入或输出信号被错误解释时，供应引脚上的欠压会阻止芯片在总线上发送数据。供应恢复后，TxD引脚必须先释放为高电平，才能再次发送显性位。

7.3 引脚保护

CANH和CANL引脚受到保护，可防止汽车电气瞬变。如果输入断开，TxD引脚会内部上拉，STBN和EN引脚会内部下拉。如果移除(V{IO})供应，数字引脚TxD、STBN和EN会浮空，防止反向供电。RxD和ERRN引脚有与(V{IO})供应相连的正向二极管。

八、应用场景

8.1 汽车领域

在汽车电子系统中，NCV7343可用于发动机控制单元、车身电子系统、底盘控制系统等，实现各个模块之间的高速、可靠通信。其低功耗特性可以有效降低汽车的整体能耗，提高燃油经济性。

8.2 工业网络

在工业自动化领域，它可用于工业机器人、传感器网络、分布式控制系统等，确保工业设备之间的数据传输稳定、准确。其高电磁抗扰度和故障检测功能可以适应工业环境的复杂要求，提高系统的可靠性和稳定性。

九、总结

NCV7343 CAN FD收发器凭借其高性能、低功耗、丰富的功能和良好的兼容性，为汽车和工业网络等领域的通信提供了优秀的解决方案。作为电子工程师，在设计相关系统时，不妨考虑一下这款收发器，它可能会给你的设计带来意想不到的效果。

你在使用NCV7343的过程中遇到过哪些问题？或者你对它还有哪些方面的疑问？欢迎在评论区留言讨论。