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CANFD芯片应用中关键功能和性能指标分析

CAN FD芯片通信速率高达5Mbps,需要线缆少传输距离较远,在汽车、工业、宇航、能源等领域应用越来越广。

1)汽车工业:汽车内部电子系统日益复杂,需要高速、可靠的数据传输来确保车辆的安全和性能。CAN FD通信提供了更高的带宽和更低的延迟,使得汽车内部各个系统之间的数据传输更加高效和可靠。
2)工业自动化: CAN FD通讯被用于连接各种工业设备和传感器。通过高速的数据传输,可以实时监控设备的运行状态,提高生产效率和维护效率。
3)商业航天:飞机和航天器内部系统复杂,需要高度可靠的数据传输来保证安全和性能。CAN FD通讯的高带宽和低延迟特性使其成为这些领域中的理想选择。
4)能源管理: CAN FD通信可用于智能电网和可再生能源系统。通过高速的数据传输,可以实时监控能源系统的运行状态,提高能源利用效率和可靠性。

实际应用中,除了高速率和高耐压基本性能指标外,国内外CANFD芯片不同型号间在一些关键功能和性能上有差异,实际使用中根据应用场景的需求选择合适的CAN FD芯片。

1、CANL和CANH隔离阻抗

下表是实际测试ti的TCAN1042和国内某主流CAN FD品牌型号的阻抗数据,可以看出TCAN1042 CANH和CANL阻抗无穷大,至少在10M欧姆以上,国内型号4.64M欧姆。国外型号阻抗更高,使用中对总线上其他slave影响更小,可以起到更好的隔离作用。国内CAN FD芯片厂家中部分厂家在芯片设计阶段会考虑高阻隔离相关设计,CANH和CANL输出阻抗相对比较高,国科安芯ASM1042 CANL和CANH隔离阻抗大于10M欧姆,相比国内某主流型号较高。

                        管脚
                       
                        参考
                       
                        阻抗(Ω)
                       
                        TCAN1042
                       
                        国内某型号
                       
                        ASM1042
                       
                        (TXD)
                       
                        (GND)
                       
                        ∞
                       
                        ∞
                       
                        ∞
                       
                        (Vcc)
                       
                        ∞
                       
                        4.25M
                       
                        ∞
                       
                        (RXD)
                       
                        ∞
                       
                        ∞
                       
                        ∞
                       
                        (Vio)
                       
                        4.29M
                       
                        ∞
                       
                        5.78M
                       
                        (CANL)
                       
                        ∞
                       
                        4.64M
                       
                        ∞
                       
                        (CANH)
                       
                        ∞
                       
                        4.64M
                       
                        ∞
                       
                        (STB)
                       
                        ∞
                       
                        ∞
                       
                        ∞
                       
                        (CANH)
                       
                        (CANL)
                       
                        56.5k
                       
                        32.72k
                       
                        50.9k
                       
                 表1  国内外CAN FD芯片阻抗实测数据表


2、MCU接口电平
有的CAN FD芯片通过VIO电压可以支持3.3V和5V两种MCU IO电平,使用范围更广泛,有的不支持MCU 电平可调,使用中应根据MCU方案实际情况进行选择。


图片 1.png
图1  CAN FD芯片封装图


3、支持standby低功耗唤醒模式
CAN FD部分型号支持超低功耗待机唤醒即standby模式,该模式下可以在极低功耗下进行总线监测和唤醒,对于有超低功耗待机唤醒需求的方案CAN FD芯片需要支持本功能。

图片 2.png
图 2  standby 模式接口时序

3、抗辐照设计
对于商业航天等应用,空间粒子对芯片影响很大,容易出现SEU、SEL等单粒子效应。CAN FD在商业航天中应用越来越广,需要具有抗辐照特性的CAN FD芯片,目前国内具有抗辐照特性的CAN FD芯片很少,国科安芯ASM1042S可应用于商业航天等场景,具有抗辐照特性。


图片 3.png
图 3  商业航天抗辐照芯片

综上所述,CAN FD芯片不同型号间在隔离阻抗、MCU接口电压、低功耗唤醒、抗辐照等方面有明显差异,需要根据实际应用需求选择合适的CAN FD芯片型号。

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