简析纳芯微汽车级CAN接口芯片助力汽车控制智能化

描述

汽车常见总线随着汽车内各个系统的控制都在向智能化和自动化转变,汽车电气系统变得越来越复杂,汽车各个功能系统相互之间、功能系统和汽车显示仪表之间、以及功能系统和汽车故障诊断系统之间都需要进行数据交换。如果使用传统的点对点数据交换方法,会使得布线系统十分复杂,故障率也难以控制。

因此,不同的汽车厂商纷纷研究定义不同汽车总线标准,以减少线束网络复杂度、降低电子系统的故障率,同时降低整车成本。其中,CAN总线在汽车总线中应用最为广泛。

CAN总线的主要特点

  01

信号传输:使用差分传输,抗干扰能力强,适用于汽车内部强干扰的环境

02

通信速度:可实现10kbps~5Mbps速率传输,满足汽车内大多数应用需求

03

系统灵活:增加节点不需要更改软硬件

04

多路访问:可实现多主机广播式结构

05

信息传输:所有消息格式固定,可根据ID多路节点自动仲裁优先级

06

错误检测:具有错误检测功能,且出现错误自动重发,自动CRC校验接收,数据出错率极低

基于以上的特点,CAN总线能实现实时可靠的数据传输,保证汽车整车网络的通讯正常;此外,CAN芯片生产、通信标准协议、软件工具支持、应用范围等各个环节在产业链较为完善,因此在在汽车应用中具有十分重要的地位。

CAN系统应用威廉希尔官方网站 参考

随着车内电子元器件的增加,汽车受到的电磁干扰影响也越来越大,对系统产生的电磁干扰也越来越强。

与传统汽车不同,新能源汽车使用电驱系统驱动车辆,在车辆充电和放电的过程中,大功率器件的开关动作引起大的电压电流突变,从而可能带来更严重的EMC问题,因此,对于汽车中大量使用的总线接口芯片的EMC性能要求也更高。

为了获得较好的EMC性能,除了芯片设计的考虑之外,系统中芯片外围威廉希尔官方网站 的补充完善也是至关重要的。

以下是典型的CAN收发器系统应用威廉希尔官方网站 图:

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CAN收发器系统应用威廉希尔官方网站 图

其中,由于共模电感的共模高阻和差模低阻特性,在收发器总线处就近放置共模电感(c框,推荐值100uH),可有效滤除总线外部高频噪声和CAN收发器因信号不对称产生的的共模噪声,且不影响CAN 差分信号传输质量,因此可以起到提升系统的抗干扰能力并降低系统EMI的作用。

在系统速率和负载数量允许的情况下,总线可以分别对地放置一个电容(推荐值100pF),可以有效滤除汽车CAN总线的瞬态过冲(如ESD,ISO7637 pulse等)。

总线的120Ω终端匹配电阻建议由2个60Ω电阻进行串联,并在中间连接点通过电容(推荐值4.7nF)接地,有助于改善CANH,CANL总线之间的信号一致性,降低EMI,同时可以将此处的共模干扰引到地上,减小对总线的干扰。

由于汽车系统ESD要求较高,通常在靠近总线接口处放置小寄生电容的专用ESD防护器件(a框, 如PESD2CAN,可以有效增强芯片的ESD防护能力

除此以外,总线连接负载电容和匹配电阻误差应尽可能小,以避免总线信号的不对称性导致的系统共模干扰。

纳芯微CAN收发器芯片介绍

01  德国C&S权威认证

纳芯微的车规CAN芯片(NCA1042x-Q1, NCA1051x-Q1)已经获得德国C&S的一致性报告。德国C&S实验室是业内公认的权威认证机构,可测试车载芯片能否在网络中实现互联互通和网络兼容性。获得C&S一致性报告,意味着纳芯微的车规CAN芯片可以和其它获取该认证的任何品牌的CAN接口实现上游和下游的互联互通,自由组网。

02

 性能优势

(1)高传输速率 高稳定性

纳芯微NCA1042x-Q1/NCA1051x-Q1  CAN收发器芯片可在-40°C至+125°C的宽温工作范围内稳定运行,数据传输速率高达5Mbps,全系支持CAN FD,提供业内通用的封装形式,拥有优异的EMC性能。

(2)低功耗 高可靠性

NCA1042x-Q1提供低电流的Standby模式,可以通过主控制器或者总线唤醒,NCA1051x-Q1提供低功耗的Silent 模式,并且两者在断电后都脱离总线;同时,NCA1042x-Q1和NCA1051x-Q1 在normal mode下都具有TXD 超时功能,而NCA1042x-Q1在待机模式下还支持总线超时功能,两者总线耐压范围在-58V~+58V之间,支持过温和过流保护功能。

(3)宽I/O电压工作范围

NCA1042B-Q1和NCA1051A-Q1 CAN收发器芯片逻辑I/O工作电平在2.8~5.5V范围内,可支持3.3V和5V MCU 的I/O电平。

03  功能架构

- NCA1042x-Q1/NCA105x-Q1是高速CAN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,可支持至少110个CAN节点

- 兼容ISO 11898- 2:2016和SAE J2284-1至SAE J2284-5中定义的CAN物理层结构

- 支持CAN FD,在快速相位网络中可实现可靠的通信,数据速率高达5Mbps

- 提供热保护和传输数据显性超时功能

        CRC校验

NCA1042x-Q1功能框图

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NCA1051x-Q1功能框图

04

 产品参数对比

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 料号信息

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审核编辑:刘清

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