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[導讀]對于車載網(wǎng)絡而言,CAN和LIN作為基礎的總線技術存在已久,但它們已經(jīng)不能滿足車載網(wǎng)絡中更多功能的負載——一方面是數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量的加大,同時,還要增加一些保護功能,如總線故障保護和靜電釋放保護,以及通過1.8V - 3.3V 或 1.8V - 5V輸入/輸出與處理器往返數(shù)據(jù)的能力,而在滿足這些需求的同時,設計的復雜性、空間和成本也必須有效控制。

對于車載網(wǎng)絡而言,CAN和LIN作為基礎的總線技術存在已久,但它們已經(jīng)不能滿足車載網(wǎng)絡中更多功能的負載——一方面是數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量的加大,同時,還要增加一些保護功能,如總線故障保護和靜電釋放保護,以及通過1.8V - 3.3V 或 1.8V - 5V輸入/輸出與處理器往返數(shù)據(jù)的能力,而在滿足這些需求的同時,設計的復雜性、空間和成本也必須有效控制。

數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量的加大對帶寬和數(shù)據(jù)速率靈活性提出更高的要求,這加大了對CAN FD(靈活數(shù)據(jù)速率)這一通信協(xié)議的應用需求。相較于CAN,CAN FD能支持高達5 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率和高達64字節(jié)的有效負荷,它可以支持汽車MCU和連接的系統(tǒng)之間以各種速率高效通信。

系統(tǒng)基礎芯片(SBC)是在車載網(wǎng)絡中發(fā)揮重要作用的器件,它將CAN或LIN收發(fā)器與內(nèi)部/外部“功率器件”集成在一起——該功率器件可以是LDO、DC/DC轉(zhuǎn)換器或兩者兼用——當設計師需要更多輸出功率,或需要離散式解決方案的布局選項并且該離散式解決方案需要收發(fā)器和離散式LDO或DC/DC轉(zhuǎn)換器,SBC就是一個理想的選擇。而隨著CAN FD需求的加大,在SBC中集成該總線協(xié)議的功能成為一個具有商業(yè)價值的選項,籍此,TI推出了業(yè)界首創(chuàng)的集成了CAN FD控制器和收發(fā)器的SBC——TCAN4550-Q1。

該芯片解決了從CAN升級到或擴展CAN FD功能時的諸多痛點,通常在這個過程中,設計師需要整合多個分立的組件,并且要更換帶有CAN FD控制功器和收發(fā)器的MCU,不僅耗費時間,而且成本也很高。“使用TCAN4550-Q1,設計師能夠保有汽車電子和照明、ADAS及汽車網(wǎng)關設計的基于MCU的現(xiàn)有架構,簡化了CAN FD升級或擴展。”TI接口產(chǎn)品部門產(chǎn)品線經(jīng)理 Charles Sanna說,“TCAN4550-Q1在單一封裝內(nèi)同時包括CAN FD的控制器和收發(fā)器,它能采用幾乎所有MCU的SPI總線來部署CAN FD接口或提高系統(tǒng)中CAN FD總線端口的數(shù)量,而只需要最少量的硬件改動。 ”

圖:TCAN4550-Q1及其如何連接到微處理器

通常,一款新器件是否會被用戶設計采用,除了性能優(yōu)勢,是否增加了設計難度和成本也是重要因素。TI接口產(chǎn)品部門系統(tǒng)工程師 Richard Hubbard表示,對于傳統(tǒng)CAN向CAN FD升級的設計,如果MCU中沒有CAN控制器,就需要外部配置一顆CAN收發(fā)器和一顆CAN FD控制器,并且只有一個端口,增加端口就要增加收發(fā)器和控制器數(shù)量,設計難度加大的同時也增加了成本。而采用TCAN4550-Q1后,不管現(xiàn)有系統(tǒng)中的MCU中有沒有CAN控制器——這意味著也可以選用低成本MCU——都可以實現(xiàn)CAN FD的升級。

“TCAN4550-Q1支持12V電池直連,集成了±58-VDC總線故障保護、看門狗計時器及故障切換模式,能夠交叉兼容經(jīng)典CAN協(xié)議。”Hubbard說,“如果MCU的CAN FD端口數(shù)量有限,設計師還可以使用這款芯片經(jīng)由汽車系統(tǒng)中現(xiàn)有的SPI端口添加更多的CAN FD總線。通常,此類總線擴展需要重新設計系統(tǒng),而在使用TCAN4550-Q1時則不必這樣做。”

由于可以憑借集成式的125 mA LDO,TCAN4550-Q1可以為自己供電,此外,還能為傳感器或其它組件供應70 mA的外部輸出,減少了對外部電源組件的需要,因此減少了電源設計的空間。“與競品相比,TCAN4550-Q1減少了50%的板載空間,”Sanna說,“該芯片可幫助助設計師藉由喚醒和休眠功能降低待機時的系統(tǒng)功耗。在數(shù)據(jù)傳輸率上,它超過了CAN FD協(xié)議最高5 Mbps的速率,最大可支持到8 Mbps,這可以使得設計師在汽車組裝期間以更快的速率編寫汽車軟件程序。”

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