从替代到创新，国产CAN FD芯片持续突破

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）随着汽车电子、工业自动化设备的发展迭代，CAN总线上的设备、数据量都大大增加，给CAN总线带来了极大的挑战。因此，CAN FD应运而生。CAN和CAN FD的物理层作用是一样的，都是将3.3V/5V的逻辑信号转换成差分信号。不过，传统CAN的最高速率是1Mbps，最多支持8个数据字节；而CAN FD的最高速率是8Mbps，最多支持64个数据字节。因此，CAN FD带来了更好的传输速率和传输效率，并提供可变的传输速率，兼容传统CAN协议。

不过，过往国产CAN FD芯片主要走的都是兼容的路线，主要替代的是恩智浦等公司的产品。

兼容国际厂商的技术路径

CAN由博世公司提出的一种用于汽车和其他领域的串行通信协议。在CAN总线上，每个节点都有往总线上发送消息的能力，而且消息的发送不必遵从任何预先设定的时序，通信是事件驱动的。

在现代汽车中，CAN FD用于连接和通信多个子系统，如发动机控制单元（ECU）、传感器、仪表盘、娱乐系统等。当然，在工业自动化、航天和物联网等领域，CAN FD同样应用广泛。在构建相关应用时，CAN FD收发器的主要作用包括提高通信速度、支持低功耗模式，以及提供强大的通信和数据管理能力，不过此前产品主要来自恩智浦、英飞凌、德州仪器和博世等厂商。

比如，恩智浦的TJA1051T/3/1J、TJA1043等，便是被大量国产芯片兼容的对象。作为恩智浦第三代高速CAN收发器，相比第一代和第二代设备，TJA1051T/3/1J性能显著提升，在CAN FD快速相位中，时序保证数据速率高达5Mbps，并改进了电磁兼容性（EMC）和静电放电（ESD）性能，适用于汽车电子、工业控制等领域。

芯力特SIT1043Q CAN FD收发器则能够替代TJA1043，这款芯片总线端口耐压可达-58V至+58V，接收器共模输入电压达到-30V至＋30V，适用于12V或24V应用系统。SIT1043Q采用多电源供电，拥有多种系统保护和诊断功能以提高器件和CAN的稳定性。在汽车控制模块、汽车网关、高级辅助驾驶系统ADAS、信息和娱乐等产品领域，SIT1043Q可以pin to pin替代TJA1043。

国产CAN FD收发器持续创新

当然，国产厂商也在寻求创新突破，目前包括芯力特、茂睿芯、川土微、思瑞浦、纳芯微等公司都有一些自主创新的CAN FD收发器产品，尤其是工业级CAN FD收发器。比如，川土微CA-IS2062A是一款隔离式CAN FD收发器，内部集成DC-DC转换器，省去了外部隔离电源，有效节省系统空间和简化设计。这款收发器能够承受高达2.5kVRMS（1分钟）的隔离电压以及±150kV/μs的典型共模瞬态抗扰度大幅提升了器件的可靠性。在基础性能方面，CA-IS2062A支持高达5Mbps的传输速率（CAN FD），并在总线端口（CANH/CANL）提供限流保护、热关断保护以及高达±42V的故障电压保护，可用于工业控制、楼宇自动化、光储充系统、医疗设备、电信设备等领域。

纳芯微NCA1042也是一款性能出色的工业级CAN FD收发器，可提供控制器局域网（CAN）协议控制器和物理两线CAN总线之间的接口。NCA1042实现ISO 11898-2:2016和SAE J2284-1至SAE J2284-5中定义的CAN物理层，可在CAN FD快速阶段以高达5 Mbit/s的数据传输速率进行可靠通信。

茂睿芯MCAN1042也是一个很好的例子，这是一款车规级±70V耐压CAN FD收发器，5V电源供电，兼容3.3V/5V微处理器，支持12V和24V车载系统，该系列所有器件支持经典CAN和5Mbps CAN FD，相关器件符合ISO11898-2:2016和ISO11898-5:2007物理层标准。MCAN1462则是茂睿芯第二代车规级CAN FD收发器，经过了AEC-Q100认证，也是国内首款支持10Mbps通信速率、具有信号改善能力（SIC）的CAN FD收发器，实现了CiA 601-4中定义的CAN SIC功能。MCAN1042支持5V电源供电，兼容3.3V/5V微处理器，支持12V和24V车载系统。

另外，根据思瑞浦2023年财报，该公司是国内首家推出支持特定帧唤醒的汽车级CAN收发器，成功上车应用在包括车身电子、动力系统、车载信息娱乐和 ADAS 等汽车系统中。

通过这些产品不难看出，国产CAN FD收发器也在积极寻求产品创新，以提供差异化的竞争优势，在工业级和车规级都有一些亮眼的产品。

结语

虽然看上去部分国产CAN FD芯片的性能已经超过了国际厂商的产品，那么我们是否处于行业领先了呢？其实并不是，目前英飞凌、恩智浦、意法半导体、瑞萨等半导体厂商都已经开始布局CAN XL协议相关产品，大多都已经给客户送样，在速率和效率方面有了更大的提升，也进一步拉近了CAN和以太网之间的性能差距。2024年3月22日，ISO 11898-2：2024版本发布，标志着新一代CAN总线的时代即将到来，2048个数据字节的CANXL蓄势待发，因而国产芯片在CAN的发展上依然还是追赶者的位置。