关于兼容CAN FD的系统基础芯片(SBC)的性能分析和应用介绍

英飞凌推出了多款经AEC-Q100认证，数据传输率高达5 Mbit/s的独立式收发器及系统基础芯片 (SBC)。

根据ISO 11898-2:2016协议对CAN高速媒体存取单元进行了标准化设置。它指定了数据传输率为2 Mbit/s 和5 Mbit/s 的收发器的参数。CiA 甚至建议使用符合 5 Mbit/s 参数的 2 Mbit/s CAN FD 网络。几乎所有的汽车制造商都已开始从经典的 CAN 迁移到 CAN FD 网络。然而除了商用车辆，其他行业进展较慢。市场领军的卡车OEM厂商和某些建筑机械制造商也在内部推出了 CAN FD 项目。

英飞凌开发了多种符合 ISO 11898-2:2016 标准的产品， 数据传输率从2 Mbit/s 到 5 Mbit/s。TLE9250X 独立式收发器是其中一个产品。该产品采用 PG-DSO-8 或无引脚 PG-TSON-8 封装，符合传输速率高达 5 Mbit/s 的要求。当收发器未上电时，网络被切断，并通过对CAN FD网络其它节点施加最小负荷就表现出理想的无源性能。过温保护、输出电流限制或 TxD 超时功能等故障安全功能可以保护产品和外部电路免受不可挽回的损坏。

基于对称的 CAN-H 和 CAN-L 输出信号，该组件在很宽泛的频率范围内具有低电磁辐射 (EME)。该收发器能够满足更严格的 EMC 测试限制，而无需额外的外部电路，例如像共模扼流圈。发射器的对称性与接收器的优化延迟对称性相结合，使收发器支持的传输速率达 5 Mbit/s。当然，这取决于网络的规模以及随之而来的寄生效应。

操作模式

TLE9250X 支持三种操作模式：正常操作模式、仅接收模式和强制仅接收模式。更改操作模式可以通过 RM 模式选择输入引脚触发，或者通过发射器电源的欠压事件触发。VIO 数字电源上的欠压事件会使收发器掉电。

在正常操作模式下，发送器处于活动状态，并将 TxD 输入引脚上的串行数据流驱动到 CAN-H 和 CAN-L 引脚。接收器也将被启用，并将来自网络的信号转换为 RxD 输出上的串行数据流。强制接收模式是一种故障安全模式，当无法使用收发器电源时进入该模式。发射器被禁用，TxD 输入端的数据被阻止，但处于正常模式的接收器被启用。在仅接收模式下，发射器被禁用，且接收器处于活动状态。该模式由用户触发。同时还有一个掉电状态，在该状态中，接收器的差分输入电阻被断开。CAN-H 和 CAN-L 线路是浮动的。收发器充当高阻抗输入，漏电电流非常小。高阻输入不会影响 CAN FD 网络的“隐性”电平，并可降低EME电磁辐射。在掉电状态下，收发器是网络中的一个不可视节点。

故障安全功能

收发器提供了故障安全功能，如短路保护、TxD 超时和过温保护。此外，RM 输入引脚还有一个接地的内部下拉电流源。所有其他逻辑输入引脚都有一个接VIO 的内部上拉电流源。当 VIO 和 VCC 电源被激活且逻辑引脚开路时，收发器默认进入正常工作模式。

如果 TxD 引脚上的逻辑信号处于持续“低”的状态，TxD 超时功能可以保护 CAN 网络不被永久阻塞。例如，TxD 引脚上的连续“低”信号，其根源可能在锁定的微控制器中或印刷电路板上的短路。ISO 11898- 2:2016 并没有对这些故障安全功能做要求。这些功能与具体实施相关，但通常由汽车制造商提出相关要求。

更多收发器和 SBC

英飞凌还推出了 TLE9251X 收发器系列，具有相同的功能，但具备了额外的唤醒行为。它支持 3.3-V 和 5-V 操作。如 TLE9251、TLE9252X 芯片具有定时唤醒功能，并采用 14 引脚封装。它们还支持蓄电池电源接入。TLE9255WXX的选择性唤醒功能符合ISO 11898-2:2016标准。当然，所有这些产品都符合传输速率高达 5 Mbit/s 的要求。此外还有 14 针双端口收发器。所有这些产品都符合 ISO 11898-2:2016 标准。此标准取代了之前的三个版本：ISO 11898-2、ISO 11898-5 和 ISO 11898-6。相关的一致性测试计划将在 ISO 16845-2:2018 中进行标准化。

CAN 收发器也可以在 SBC 中使用。这些是芯片提供的附加功能。英飞凌的 Lite SBC 系列包括 LDO （低压差）稳压器和 DC/DC 模块以及一个 CAN 收发器。中端 SBC 具有一个 CAN 和多达四个 LIN 收发器。同时还有带 DC/DC 单元和多达四个 LIN 收发器的 CAN 产品。除了那些正在开发的产品外，英飞凌还提供了带有四个 CAN 收发器的 Multi-CAN SBC。

图 1：支持多种模式并提供故障安全功能的 TLE9250X 收发器框图

符合11898-2:2016 标准芯片的问世只是第一步

设备和网络系统需要更多的标准化。有必要对其他物理层组件进行标准化。CiA、Jaspar（日本）和 SAE（美国）制定了这样的规则。最近，CiA 开始针对共模扼流圈和电缆给出了建议。SAE 已经发布了针对专用 CAN FD 网络的建议SAE J2284-4/5，并且 Jaspar 也推出了一些设备和系统设计建议。

一些应用将受益于集成到 CAN 收发器芯片中的振铃抑制电路。特别是如果使用非线性拓扑，例如具有一个或多个星型的混合拓扑。当需要的传输速率高于 5 Mbit/s时，也可以使用振铃抑制电路。CiA 的一个特别小组规定了振铃抑制的要求。英飞凌等公司积极参与该小组。OEM也是该小组成员之一。