汽车总线向CAN FD升级 需要简化设计并降低成本

对于车载网络而言，CAN和LIN作为基础的总线技术存在已久，但它们已经不能满足车载网络中更多功能的负载——一方面是数据传输率和吞吐量的加大，同时，还要增加一些保护功能，如总线故障保护和静电释放保护，以及通过1.8V - 3.3V 或 1.8V - 5V输入/输出与处理器往返数据的能力，而在满足这些需求的同时，设计的复杂性、空间和成本也必须有效控制。

数据传输率和吞吐量的加大对带宽和数据速率灵活性提出更高的要求，这加大了对CAN FD（灵活数据速率）这一通信协议的应用需求。相较于CAN，CAN FD能支持高达5 Mbps的数据传输率和高达64字节的有效负荷，它可以支持汽车MCU和连接的系统之间以各种速率高效通信。

系统基础芯片（SBC）是在车载网络中发挥重要作用的器件，它将CAN或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，SBC就是一个理想的选择。而随着CAN FD需求的加大，在SBC中集成该总线协议的功能成为一个具有商业价值的选项，籍此，TI推出了业界首创的集成了CAN FD控制器和收发器的SBC——TCAN4550-Q1。

该芯片解决了从CAN升级到或扩展CAN FD功能时的诸多痛点，通常在这个过程中，设计师需要整合多个分立的组件，并且要更换带有CAN FD控制功器和收发器的MCU，不仅耗费时间，而且成本也很高。“使用TCAN4550-Q1，设计师能够保有汽车电子和照明、ADAS及汽车网关设计的基于MCU的现有架构，简化了CAN FD升级或扩展。”TI接口产品部门产品线经理 Charles Sanna说，“TCAN4550-Q1在单一封装内同时包括CAN FD的控制器和收发器，它能采用几乎所有MCU的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，而只需要最少量的硬件改动。 ”

图：TCAN4550-Q1及其如何连接到微处理器

通常，一款新器件是否会被用户设计采用，除了性能优势，是否增加了设计难度和成本也是重要因素。TI接口产品部门系统工程师 Richard Hubbard表示，对于传统CAN向CAN FD升级的设计，如果MCU中没有CAN控制器，就需要外部配置一颗CAN收发器和一颗CAN FD控制器，并且只有一个端口，增加端口就要增加收发器和控制器数量，设计难度加大的同时也增加了成本。而采用TCAN4550-Q1后，不管现有系统中的MCU中有没有CAN控制器——这意味着也可以选用低成本MCU——都可以实现CAN FD的升级。

“TCAN4550-Q1支持12V电池直连，集成了±58-VDC总线故障保护、看门狗计时器及故障切换模式，能够交叉兼容经典CAN协议。”Hubbard说，“如果MCU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。”

由于可以凭借集成式的125 mA LDO，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，减少了对外部电源组件的需要，因此减少了电源设计的空间。“与竞品相比，TCAN4550-Q1减少了50%的板载空间，”Sanna说，“该芯片可帮助助设计师藉由唤醒和休眠功能降低待机时的系统功耗。在数据传输率上，它超过了CAN FD协议最高5 Mbps的速率，最大可支持到8 Mbps，这可以使得设计师在汽车组装期间以更快的速率编写汽车软件程序。”