汽车智能化将CAN FD推到前台，TI SBC产品将其效能最大化

作者:单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2019-07-08

CAN总线是德国BOSCH公司专为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，通信速率最高可达1Mbps。随着车载网络数据传输率和吞吐量的不断增加，基于原始CAN总线标准又诞生了一个新的通信协议标准——CAN FD，使得汽车微控制器和连接系统能够以较高速率实现高效通信。CAN FD协议支持高达5Mbps的数据传输率和高达64字节的有效负荷，以非常高的安全水平支持分布式的实时控制，在下一代汽车应用中发挥着重要作用。

与传统经典CAN相比，除了传输速率从之前的1Mbps升级到5Mbps，CAN FD还可以向下兼容CAN，只不过CAN不能向上升级到CAN FD。因此，一些现有的网络架构仍旧可以继续使用，并通过更新处理器升级到CAN FD。这种保持原有架构的升级方式，还能有效减少系统成本以及PCB尺寸。

过往因为对数据量需求不大， CAN FD在汽车中的应用并未全面铺开。随着高数据量的产生，对CAN FD的需求不断提升。然而市场上目前正在使用的多芯片解决方案，需要更高的成本和板载空间。近日，德州仪器（TI）向业界推出的一款全新的汽车系统基础芯片（SBC）TCAN4550-Q1，帮助设计师在无需更改微控制器的情况下集成CAN FD，降低了车载网络的设计复杂性，并缩短了上市时间。

SBC的独特优势
不同于SoC，SBC是纯粹的集成电路，它将CAN或本地互联网络（LIN）收发器与内部/外部“功率器件”集成在一起。该“功率器件”可以是低压差线性稳压器（LDO）、DC/DC转换器或两者兼用。当设计师需要更多输出功率，或需要离散式解决方案的布局选项并且该离散式解决方案需要收发器和离散式LDO或DC/DC转换器，这时SBC是其理想选择。

其实，SBC并不是新生事物，只是近期在集成和性能方面的创新拓展了它的使用。从经典CAN向灵活数据速率CAN FD转型，要求解决方案能够弥补CAN FD控制器处理器可用性之间的差距，同时亦有助于增加经典CAN/CAN FD总线的数量。

TCAN4550-Q1五大突出特点
TCAN4550-Q1内部集成了CAN FD的控制器和收发器，旨在满足车载网络对高带宽和数据速率灵活性的需求。它采用了几乎所有微控制器的串行外围接口（SPI）总线来部署CAN FD接口或提高系统中CAN FD总线端口的数量，同时最少量地对硬件进行改动。具体表现在五个方面。

1、 简化物料单（BOM）和削减系统成本：设计师依托高度集成的TCAN4550-Q1可以简化设计，包括集成式±58VDC总线故障保护、看门狗计时器及故障切换模式。同时，TCAN4550-Q1还能够交叉兼容经典CAN协议。
2、 更轻松地在汽车设计中扩展总线：如果微控制器的CAN FD端口数量有限，设计师还可以使用这款芯片经由汽车系统中现有的SPI端口添加更多的CAN FD总线。通常，此类总线扩展需要重新设计系统，而在使用TCAN4550-Q1时则不必这样做。
3、 更小的电源设计占用空间：凭借集成式125 mA低压差（LDO）线性稳压器，TCAN4550-Q1可以为自己供电，此外，还能为传感器或其它组件供应70 mA的外部输出，因减少了对外部电源组件的需要，而占用了较小的电源设计空间。
4、 降低功耗：TCAN4550-Q1有助设计师藉由唤醒和休眠功能降低待机时的系统功耗。
5、 提高最大数据传输率：支持在汽车组装期间基于8Mbps最高数据传输率更快速地编写汽车软件程序，超越了CAN FD协议的5 Mbps最高数据传输率。

图1 通过TCAN4550 -Q1升级CAN FD总线

TCAN4550-Q1是业内第一款SBC，它集成了CAN FD控制器与收发器的产品，将CAN FD、CAN、本地互联网络（LIN）收发器和电源组件集成到单一芯片解决方案中，其中包括TCAN4550-Q1与TLIN1441-Q1。与集成组件较少的市场上其他产品相比，这些高度集成的设备有助设计师减少他们的BOM、提高系统性能并使其设计更快上市。设计师还可将TI SBC与TI C2000微控制器配对，以轻松快捷地扩展可用总线端口数量和提升总体系统功能。

图2 通过TCAN4550 -Q1扩展CAN FD总线

TI接口产品部门产品线经理Charles (Chuck) Sanna在TCAN4550-Q1产品说明会上表示，以往，在升级至或扩展CAN FD功能时，设计师不得不在其设计中整合多个分立的组件或彻底修改微控制器，这样既耗时又成本高昂。借助TCAN4550-Q1，设计师能够保有汽车电子和照明、高级驾驶员辅助系统（ADAS）及汽车网关设计的基于微控制器的现有架构，简化了CAN FD的升级或扩展。