新能源汽車(chē)?yán)瓌?dòng)CAN FD需求，SBC集成總線實(shí)現(xiàn)小空間高性能

（魏德齡/文）2019年開(kāi)始，汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)于CAN FD的需求開(kāi)始猛增，原因在于新能源汽車(chē)、自動(dòng)駕駛市場(chǎng)成為了不少消費(fèi)者的關(guān)注重點(diǎn)，作為升級(jí)版汽車(chē)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的CAN FD也成為很多汽車(chē)廠家升級(jí)的目標(biāo)。對(duì)于，德州儀器（TI）在本月發(fā)布了業(yè)界首款集成CAN FD控制器和收發(fā)器的SBC：TCAN4550-Q1，意在減少車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)量和復(fù)雜性，縮短汽車(chē)上市時(shí)間。

2019年CAN FD需求猛增

據(jù)了解，在2019年之前汽車(chē)生產(chǎn)廠對(duì)于CAN FD的需求并不高，但據(jù)德州儀器接口產(chǎn)品部門(mén)產(chǎn)品線經(jīng)理Charles Sanna透露，由于新能源汽車(chē)的市場(chǎng)增長(zhǎng)，自動(dòng)駕駛也已成為熱門(mén)話題，所有汽車(chē)廠商對(duì)于CAN FD的需求也開(kāi)始突然間上升。

造成這種現(xiàn)象的原因在于，新能源汽車(chē)和自動(dòng)駕駛車(chē)輛都會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)超傳統(tǒng)汽車(chē)的數(shù)據(jù)量，傳統(tǒng)CAN傳輸數(shù)據(jù)的能力無(wú)法應(yīng)對(duì)。另外，一般傳統(tǒng)汽車(chē)的pot數(shù)量一般會(huì)在20個(gè)以?xún)?nèi)，新能源汽車(chē)卻可能要40-50個(gè)pot。

這里要說(shuō)一下CAN架構(gòu)的作用，它相當(dāng)于車(chē)上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，把一輛車(chē)中門(mén)、車(chē)窗、天窗中的信息傳遞給大腦，然后大腦發(fā)出指令給收發(fā)器，車(chē)上各個(gè)部分的通信即是通過(guò)通信協(xié)議CAN來(lái)做關(guān)聯(lián)。然而，傳統(tǒng)CAN的傳輸速率大概僅在1Mbps，面對(duì)越發(fā)增加的數(shù)據(jù)量就需要CAN FD來(lái)支撐。

CAN FD基于原始CAN總線標(biāo)準(zhǔn)而構(gòu)建，以滿(mǎn)足車(chē)載網(wǎng)絡(luò)日益提高的帶寬和數(shù)據(jù)速率靈活性的要求。CAN FD與傳統(tǒng)經(jīng)典CAN相比它的差異化和優(yōu)點(diǎn)是：傳輸速率從之前的1Mbps升級(jí)到現(xiàn)在的5Mbps，可以做到64位；CAN FD仍舊可以向下兼容CAN，但CAN沒(méi)有辦法向上升級(jí)，因此一些現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，仍舊可以使用CAN FD達(dá)到升級(jí)。CAN FD和現(xiàn)有的其它方案對(duì)比，可以用傳統(tǒng)的經(jīng)典CAN幫助大家減少成本以及PCB尺寸。

設(shè)計(jì)師希望SBC高集成高可靠

而把控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）或本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）收發(fā)器與內(nèi)部/外部“功率器件”集成在一起的便是SBC（系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片）。當(dāng)設(shè)計(jì)師需要更多輸出功率，或需要離散式解決方案的布局選項(xiàng)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便是理想的選擇。

相比于被更多人所熟悉的SoC，Charles Sanna這樣講解：“簡(jiǎn)單來(lái)講，SBC就是個(gè)模擬器件的集合�！彼�還表示：“SoC應(yīng)該是數(shù)字電源集成芯片，SBC更多的是不會(huì)把一些非常純粹的MCU集成在里面，更多的是把模擬電源、其他信號(hào)鏈合在一起，尤其會(huì)增加一些保護(hù)功能，相當(dāng)于更多圍繞著SoC外圍的應(yīng)用，對(duì)外的通信會(huì)有CAN控制器，與此同時(shí)，如果只是CAN控制器，其實(shí)是缺少看門(mén)狗和保護(hù)的。SBC通常包含了保護(hù)功能，這也是SBC現(xiàn)在和未來(lái)著重發(fā)展的方向，但傳統(tǒng)的單一的CAN收發(fā)器或LIN收發(fā)器不會(huì)做這些。”

目前，市場(chǎng)上近期在集成和性能方面的創(chuàng)新均拓展了SBC的使用。對(duì)汽車(chē)設(shè)計(jì)師而言，其高水平的集成和更高的可靠性可以使其實(shí)現(xiàn)質(zhì)量更輕和成本更低的設(shè)計(jì)。從經(jīng)典CAN向靈活數(shù)據(jù)速率CAN（CAN FD）的轉(zhuǎn)型，要求解決方案能夠彌補(bǔ)CAN FD控制器處理器可用性之間的差距，同時(shí)亦有助于增加經(jīng)典CAN/CAN FD總線的數(shù)量。

首款集成CAN FD控制器和收發(fā)器的SBC發(fā)布

6月21日，德州儀器推出了業(yè)界首款集成CAN FD控制器和收發(fā)器的SBC：TCAN4550-Q1，該芯片集成了使用靈活數(shù)據(jù)速率控制器局域網(wǎng)（CAN FD）的控制器和收發(fā)器，旨在滿(mǎn)足車(chē)載網(wǎng)絡(luò)對(duì)高帶寬和數(shù)據(jù)速率靈活性的需求。它采用了幾乎所有微控制器的串行外圍接口（SPI）總線來(lái)部署CAN FD接口或提高系統(tǒng)中CAN FD總線端口的數(shù)量，同時(shí)最少量地對(duì)硬件進(jìn)行改動(dòng)。

TCAN4550-Q1可以利用幾乎所有微控制器的串行外圍接口（SPI）總線，升級(jí)至或添加CAN FD接口，并只需對(duì)系統(tǒng)做極小的改動(dòng)。利用現(xiàn)有處理器或改用較低陳本的解決方案就能實(shí)現(xiàn)CAN FD總線升級(jí)；還可輕松添加其他CAN/CAN FD總線，給工程師帶來(lái)很好的便利性。

TCAN4550-Q1功能方框圖

據(jù)德州儀器介紹，TCAN4550-Q1擁有四大優(yōu)勢(shì)：向下兼容、高速率、高功率以及較小封裝尺寸。這款SBC采用單芯片解決方案，幫助設(shè)計(jì)是方便升級(jí)和擴(kuò)展CAN/CAN FD；最高速率超越CAN FD，支持高達(dá)8Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，超過(guò)5Mbps的CAN FD最高數(shù)據(jù)傳輸率；在提供自身電流的情況下，能額外提供70mA到外部，集成式功能集，提高了設(shè)計(jì)靈活性；同時(shí)較之標(biāo)準(zhǔn)CAN收發(fā)器封裝，占用更小的板空間，尺寸僅為4.5mm×3.5mm，還集成兩個(gè)LDO、CAN FD控制器、CAN FD收發(fā)器及看門(mén)狗。

除了TCAN4550-Q1，德州儀器還提供了CAN、LIN和SBC收發(fā)器接口系列產(chǎn)品，其中針對(duì)新能源汽車(chē)對(duì)于不同電之間的隔離需求，提供2.5kVrms和5kVrms電位隔離式CAN收發(fā)器，支持高達(dá)5Mbps的信令速率和±70V的總線故障保護(hù)。Charles Sanna介紹稱(chēng)：“隔離式CAN主要針對(duì)新能源汽車(chē)，因?yàn)樾履茉雌��?chē)上面的電軌有400V，也有低壓軌12V、24V，不同的電之間需要進(jìn)行隔離。”