對于車載網(wǎng)絡(luò)而言，CAN和LIN作為基礎(chǔ)的總線技術(shù)存在已久，但它們已經(jīng)不能滿足車載網(wǎng)絡(luò)中更多功能的負(fù)載——一方面是數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量的加大，同時，還要增加一些保護(hù)功能，如總線故障保護(hù)和靜電釋放保護(hù)，以及通過1.8V - 3.3V 或 1.8V - 5V輸入/輸出與處理器往返數(shù)據(jù)的能力，而在滿足這些需求的同時，設(shè)計的復(fù)雜性、空間和成本也必須有效控制。
數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量的加大對帶寬和數(shù)據(jù)速率靈活性提出更高的要求，這加大了對CAN FD(靈活數(shù)據(jù)速率)這一通信協(xié)議的應(yīng)用需求。相較于CAN，CAN FD能支持高達(dá)5 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率和高達(dá)64字節(jié)的有效負(fù)荷，它可以支持汽車MCU和連接的系統(tǒng)之間以各種速率高效通信。
系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)是在車載網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要作用的器件，它將CAN或LIN收發(fā)器與內(nèi)部/外部“功率器件”集成在一起——該功率器件可以是LDO、DC/DC轉(zhuǎn)換器或兩者兼用——當(dāng)設(shè)計師需要更多輸出功率，或需要離散式解決方案的布局選項并且該離散式解決方案需要收發(fā)器和離散式LDO或DC/DC轉(zhuǎn)換器，SBC就是一個理想的選擇。而隨著CAN FD需求的加大，在SBC中集成該總線協(xié)議的功能成為一個具有商業(yè)價值的選項，籍此，TI推出了業(yè)界首創(chuàng)的集成了CAN FD控制器和收發(fā)器的SBC——TCAN4550-Q1。
該芯片解決了從CAN升級到或擴(kuò)展CAN FD功能時的諸多痛點，通常在這個過程中，設(shè)計師需要整合多個分立的組件，并且要更換帶有CAN FD控制功器和收發(fā)器的MCU，不僅耗費時間，而且成本也很高。“使用TCAN4550-Q1，設(shè)計師能夠保有汽車電子和照明、ADAS及汽車網(wǎng)關(guān)設(shè)計的基于MCU的現(xiàn)有架構(gòu)，簡化了CAN FD升級或擴(kuò)展。”TI接口產(chǎn)品部門產(chǎn)品線經(jīng)理 Charles Sanna說，“TCAN4550-Q1在單一封裝內(nèi)同時包括CAN FD的控制器和收發(fā)器，它能采用幾乎所有MCU的SPI總線來部署CAN FD接口或提高系統(tǒng)中CAN FD總線端口的數(shù)量，而只需要最少量的硬件改動。 ”
圖：TCAN4550-Q1及其如何連接到微處理器
通常，一款新器件是否會被用戶設(shè)計采用，除了性能優(yōu)勢，是否增加了設(shè)計難度和成本也是重要因素。TI接口產(chǎn)品部門系統(tǒng)工程師 Richard Hubbard表示，對于傳統(tǒng)CAN向CAN FD升級的設(shè)計，如果MCU中沒有CAN控制器，就需要外部配置一顆CAN收發(fā)器和一顆CAN FD控制器，并且只有一個端口，增加端口就要增加收發(fā)器和控制器數(shù)量，設(shè)計難度加大的同時也增加了成本。而采用TCAN4550-Q1后，不管現(xiàn)有系統(tǒng)中的MCU中有沒有CAN控制器——這意味著也可以選用低成本MCU——都可以實現(xiàn)CAN FD的升級。
“TCAN4550-Q1支持12V電池直連，集成了±58-VDC總線故障保護(hù)、看門狗計時器及故障切換模式，能夠交叉兼容經(jīng)典CAN協(xié)議。”Hubbard說，“如果MCU的CAN FD端口數(shù)量有限，設(shè)計師還可以使用這款芯片經(jīng)由汽車系統(tǒng)中現(xiàn)有的SPI端口添加更多的CAN FD總線。通常，此類總線擴(kuò)展需要重新設(shè)計系統(tǒng)，而在使用TCAN4550-Q1時則不必這樣做。”
由于可以憑借集成式的125 mA LDO，TCAN4550-Q1可以為自己供電，此外，還能為傳感器或其它組件供應(yīng)70 mA的外部輸出，減少了對外部電源組件的需要，因此減少了電源設(shè)計的空間。“與競品相比，TCAN4550-Q1減少了50%的板載空間，”Sanna說，“該芯片可幫助助設(shè)計師藉由喚醒和休眠功能降低待機(jī)時的系統(tǒng)功耗。在數(shù)據(jù)傳輸率上，它超過了CAN FD協(xié)議最高5 Mbps的速率，最大可支持到8 Mbps，這可以使得設(shè)計師在汽車組裝期間以更快的速率編寫汽車軟件程序。”
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