分享关于系统基础芯片各模块功能分析及选型

任意一个汽车电子系统硬件上除了检测单元（如传感器），计算单元（如微控制器）和执行单元（如功率管），往往还需要供电单元（如LDO），通信物理层单元（如CAN收发器），诊断监控单元及一些输入输出接口（如唤醒输入），针对后面这些单元的通用化，系统基础芯片（System Basis Chip，简称SBC）应运而生。如下图所示，典型的系统基础芯片拥有供电功能，总线收发功能，诊断监控功能和唤醒管理功能。

通常当系统需要供电单元和总线收发器时，就可以考虑选用系统基础芯片了，使用系统基础芯片可以带来众多好处：

减少PCB空间

更好的静态功耗

更高的系统可靠性

成本的优化

重复设计工作量的减少

系统基础芯片之间的差异

虽然所有的系统基础芯片都含有上文提到的四个功能，但是由于每个厂家对市场及应用有不同的认识，还有资源以及技术的不同，所推出的系统基础芯片各有差异，在只考虑功能不考虑具体参数优劣的情况下，这些差异主要集中以下几个方面：

各功能模块的数量，比如供电输出有一路，两路，三路或者多路，CAN收发器有一个，两个还是多个；

各功能模块的能力，比如CAN收发器是否支持CAN局部网络工作（CAN PN），供电输出是250mA能力还是750mA能力；

不同功能模块的搭配，比如芯片内部只有一路供电及一路CAN收发器，或者芯片内部有多路电源输出，多路CAN/LIN收发器以及驱动输出。

同一个厂家也会有多个差异化的系统基础芯片。此处以英飞凌产品为例，直观地讲解系统基础芯片家族分类，一般可分为四个家族：简化型，中等型，开关电源型和多CAN型。家族之间的差异在于功能模块数量及搭配的不一样，同一家族（中等型，开关电源型）内根据LIN收发器的数量可以有多个芯片可选，另外依据VCC1输出电压的不一样有5V和3.3V版本可选，依据是否支持CAN局部网络工作有两个版本可选（只有开关电源型家族目前不支持）， 一共有多达50个系统基础芯片可供选择。

家族的定义一般来自于目标应用，目标应用的复杂度及差异化的需求决定了家族内具体版本的差异，比如简化型家族简化了供电功能并且只有一路CAN收发器，通常应用于车灯控制，方向盘锁，安全带和座椅等应用，其参考应用框图如下。

中等型家族拥有丰富的功能（三路供电输出，多个唤醒输入和失效信号输出等）但是供电输出能力不大，通常应用于车身控制，门窗控制和电动换挡器等应用，其参考应用框图如下。

开关电源型家族相对于中等型家族减少了电源输出通道，但提高了主电源的输出能力并且还增加了Boost功能，通常应用于车身控制，网关和环境气候控制等应用，其参考应用框图如下。

多CAN型家族相对于开关电源型家族减少LIN收发器，增加了CAN收发器，通常应用于网关和辅助驾驶等应用，其参考应用框图如下。

系统基础芯片如何选型

可以利用上文提到的差异进行快速的初步选型，如先评估MCU供电网络的电压和电流能力的需求，根据电压和电流能力可以大致选择到某些家族或者系列，再根据总线收发器的要求选择某些芯片，下图是来自英飞凌的一个很简单但很直观的选型图，初步选型后还要检查唤醒需求及负载驱动需求，对于没有直接匹配到合适的系统基础芯片时需要去评估哪些外围器件匹配哪个系统基础芯片才能做到最优的方案。

本文介绍了针对不同市场和应用，系统基础芯片的各家族系列产品的不同模块和特点，以及如何进行系统基础芯片的选型，希望对您初步了解此类半导体元器件有所帮助。为了方便使用不同模块的功能，接下来的文章中将继续针对系统基础芯片的典型工作状态及特点、系统基础芯片的唤醒方式进行详细解析。