納芯微汽車級(jí)CAN接口芯片助力汽車控制智能化

時(shí)間：2023-02-24 14:13:07

關(guān)鍵字： CAN總線芯片汽車總線

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[導(dǎo)讀]汽車常見總線：隨著汽車內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)的控制都在向智能化和自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，汽車電氣系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，汽車各個(gè)功能系統(tǒng)相互之間、功能系統(tǒng)和汽車顯示儀表之間、以及功能系統(tǒng)和汽車故障診斷系統(tǒng)之間都需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。如果使用傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換方法，會(huì)使得布線系統(tǒng)十分復(fù)雜，故障率也難以控制。

汽車常見總線：隨著汽車內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)的控制都在向智能化和自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，汽車電氣系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，汽車各個(gè)功能系統(tǒng)相互之間、功能系統(tǒng)和汽車顯示儀表之間、以及功能系統(tǒng)和汽車故障診斷系統(tǒng)之間都需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。如果使用傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換方法，會(huì)使得布線系統(tǒng)十分復(fù)雜，故障率也難以控制。

因此，不同的汽車廠商紛紛研究定義不同汽車總線標(biāo)準(zhǔn)，以減少線束網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度、降低電子系統(tǒng)的故障率，同時(shí)降低整車成本。其中，CAN總線在汽車總線中應(yīng)用最為廣泛。

CAN總線的主要特點(diǎn)

01 信號(hào)傳輸：使用差分傳輸，抗干擾能力強(qiáng)，適用于汽車內(nèi)部強(qiáng)干擾的環(huán)境

02 通信速度：可實(shí)現(xiàn)10kbps~5Mbps速率傳輸，滿足汽車內(nèi)大多數(shù)應(yīng)用需求

03 系統(tǒng)靈活：增加節(jié)點(diǎn)不需要更改軟硬件

04 多路訪問：可實(shí)現(xiàn)多主機(jī)廣播式結(jié)構(gòu)

05 信息傳輸：所有消息格式固定，可根據(jù)ID多路節(jié)點(diǎn)自動(dòng)仲裁優(yōu)先級(jí)

06 錯(cuò)誤檢測(cè)：具有錯(cuò)誤檢測(cè)功能，且出現(xiàn)錯(cuò)誤自動(dòng)重發(fā)，自動(dòng)CRC校驗(yàn)接收，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低

基于以上的特點(diǎn)，CAN總線能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可靠的數(shù)據(jù)傳輸，保證汽車整車網(wǎng)絡(luò)的通訊正常;此外，CAN芯片生產(chǎn)、通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、軟件工具支持、應(yīng)用范圍等各個(gè)環(huán)節(jié)在產(chǎn)業(yè)鏈較為完善，因此在在汽車應(yīng)用中具有十分重要的地位。

CAN系統(tǒng)應(yīng)用電路參考

隨著車內(nèi)電子元器件的增加，汽車受到的電磁干擾影響也越來越大，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾也越來越強(qiáng)。與傳統(tǒng)汽車不同，新能源汽車使用電驅(qū)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輛，在車輛充電和放電的過程中，大功率器件的開關(guān)動(dòng)作引起大的電壓電流突變，從而可能帶來更嚴(yán)重的EMC問題，因此，對(duì)于汽車中大量使用的總線接口芯片的EMC性能要求也更高。為了獲得較好的EMC性能，除了芯片設(shè)計(jì)的考慮之外，系統(tǒng)中芯片外圍電路的補(bǔ)充完善也是至關(guān)重要的。

以下是典型的CAN收發(fā)器系統(tǒng)應(yīng)用電路圖：

CAN收發(fā)器系統(tǒng)應(yīng)用電路圖

其中，由于共模電感的共模高阻和差模低阻特性，在收發(fā)器總線處就近放置共模電感(c框，推薦值100uH)，可有效濾除總線外部高頻噪聲和CAN收發(fā)器因信號(hào)不對(duì)稱產(chǎn)生的的共模噪聲，且不影響CAN 差分信號(hào)傳輸質(zhì)量，因此可以起到提升系統(tǒng)的抗干擾能力并降低系統(tǒng)EMI的作用。

在系統(tǒng)速率和負(fù)載數(shù)量允許的情況下，總線可以分別對(duì)地放置一個(gè)電容(推薦值100pF)，可以有效濾除汽車CAN總線的瞬態(tài)過沖(如ESD，ISO7637 pulse等)。

總線的120Ω終端匹配電阻建議由2個(gè)60Ω電阻進(jìn)行串聯(lián)，并在中間連接點(diǎn)通過電容(推薦值4.7nF)接地，有助于改善CANH，CANL總線之間的信號(hào)一致性，降低EMI，同時(shí)可以將此處的共模干擾引到地上，減小對(duì)總線的干擾。

由于汽車系統(tǒng)ESD要求較高，通常在靠近總線接口處放置小寄生電容的專用ESD防護(hù)器件(a框, 如PESD2CAN，可以有效增強(qiáng)芯片的ESD防護(hù)能力。

除此以外，總線連接負(fù)載電容和匹配電阻誤差應(yīng)盡可能小，以避免總線信號(hào)的不對(duì)稱性導(dǎo)致的系統(tǒng)共模干擾。

納芯微CAN收發(fā)器芯片介紹

01 德國(guó)C&S權(quán)威認(rèn)證

納芯微的車規(guī)CAN芯片(NCA1042x-Q1, NCA1051x-Q1)已經(jīng)獲得德國(guó)C&S的一致性報(bào)告。德國(guó)C&S實(shí)驗(yàn)室是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)，可測(cè)試車載芯片能否在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和網(wǎng)絡(luò)兼容性。獲得C&S一致性報(bào)告，意味著納芯微的車規(guī)CAN芯片可以和其它獲取該認(rèn)證的任何品牌的CAN接口實(shí)現(xiàn)上游和下游的互聯(lián)互通，自由組網(wǎng)。

02 性能優(yōu)勢(shì)

(1)高傳輸速率高穩(wěn)定性

納芯微NCA1042x-Q1/NCA1051x-Q1 CAN收發(fā)器芯片可在-40°C至+125°C的寬溫工作范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)5Mbps，全系支持CAN FD，提供業(yè)內(nèi)通用的封裝形式，擁有優(yōu)異的EMC性能。

(2)低功耗高可靠性

NCA1042x-Q1提供低電流的Standby模式，可以通過主控制器或者總線喚醒，NCA1051x-Q1提供低功耗的Silent 模式，并且兩者在斷電后都脫離總線;同時(shí)，NCA1042x-Q1和NCA1051x-Q1 在normal mode下都具有TXD 超時(shí)功能，而NCA1042x-Q1在待機(jī)模式下還支持總線超時(shí)功能，兩者總線耐壓范圍在-58V~+58V之間，支持過溫和過流保護(hù)功能。

(3)寬I/O電壓工作范圍

NCA1042B-Q1和NCA1051A-Q1 CAN收發(fā)器芯片邏輯I/O工作電平在2.8~5.5V范圍內(nèi)，可支持3.3V和5V MCU 的I/O電平。

03 功能架構(gòu)

- NCA1042x-Q1/NCA105x-Q1是高速CAN收發(fā)器，可提供控制器局域網(wǎng)(CAN)協(xié)議控制器和物理兩線CAN總線之間的接口，可支持至少110個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)

- 兼容ISO 11898- 2：2016和SAE J2284-1至SAE J2284-5中定義的CAN物理層結(jié)構(gòu)

- 支持CAN FD，在快速相位網(wǎng)絡(luò)中可實(shí)現(xiàn)可靠的通信，數(shù)據(jù)速率高達(dá)5Mbps

- 提供熱保護(hù)和傳輸數(shù)據(jù)顯性超時(shí)功能