应对自动驾驶之数据吞吐量和传输速度挑战

关键字：应用 汽车 通信 电源 传感器 

德州仪器业界首款集成CAN FD控制器和收发器的系统基础芯片降低车载网络设计复杂性，缩短上市时间

 

日前，德州仪器（TI）在北京举办业界首款集成 CAN FD 控制器和收发器的系统基础芯片新产品发布会，公司接口产品部门产品线经理Charles（Chuck）Sanna先生分析了自动驾驶技术对数据吞吐量和传输速度的挑战和要求，介绍了业界首款汽车系统基础芯片（SBC）新产品TCAN4550-Q1的特点和优势。

Charles（Chuck）Sanna认为，随着自动驾驶技术的迅速发展，车辆中的 CAN 总线已经无法满足数据吞吐量和传输速度的要求。为满足更高的带宽及数据吞吐量，CAN FD（具有灵活数据速率的控制器局域网）应运而生。

那么，什么是CAN灵活数据（FD）速率呢？他解释说，CAN FD是一种通信协议，是基于原始CAN总线标准（又称为“经典CAN”）而设计的，有助于确保多种车载网络数据传输率和吞吐量在继续演进的同时，汽车微控制器和连接的系统能够以各种速率高效通信。从下图可以看到经典CAN/CAN FD总线的配置（简化的架构）存在的一些问题。

 

CAN FD的优势和挑战在于，其拥有更高的总线效率，5Mbps的较大数据传输速率支持高达64字节的有效负荷；兼容经典CAN无需新的连接器或电缆，但需要更新的处理器，新处理器需要包含CAN FD控制器和相关的CAN FD收发器；转型受可用解决方案限制，当前的多芯片解决方案需要更高的成本和板载空间。CAN FD协议有效提升了设计师的能力，使其能够在其下一代汽车应用中更快速地移动数据。

但是，以往在升级至或扩展 CAN FD 功能时，设计师往往不得不在其设计中整合多个分立的组件或彻底修改微控制器，通常来说这既耗时又成本高昂。而借助德州仪器业界首款集成了CAN FD控制器和收发器的系统基础芯片，既可减少车载网络的设计量和复杂性，有能缩短上市时间。

Charles（Chuck）Sanna介绍说，TCAN4550-Q1集成了 CAN FD 控制器和收发器。新产品助力设计师轻松快捷地添加或扩展 CAN/CAN FD，支持高达 8 Mbps 的数据传输率，此外更简化物料单（BOM）和削减系统成本。借助TCAN4550-Q1 系统基础芯片，设计师能够保有汽车电子和照明、高级驾驶员辅助系统（ADAS）及汽车网关设计的基于微控制器的现有架构，简化了 CAN FD 升级或扩展。

他说，创新的SBC可利用几乎所有微控制器的串行外围接口（SPI）总线，升级至或添加CAN FD接口，而只需对系统做极小的改动。归纳起来，TCAN4550-Q1有三个用途，一是CAN FD总线升级：利用现有处理器或改用较低成本的解决方案；二是CAN FD总线扩展：扩展CAN FD总线的单芯片解决方案；三是占用较小空间：4.5mm x 3.5mm的20引脚QFN，支持在小封装内完成升级和扩展。下图是通过TCAN4550-Q1升级的CAN FD总线（简化的架构）。

 

这张图是通过TCAN4550-Q1扩展的CAN FD总线（简化的架构）。

 

谈到TCAN4550-Q1的主要特点和优势，Charles（Chuck）Sanna说，首先是简化物料单（BOM）和削减系统成本，设计师依托高度集成的TCAN4550-Q1可以简化设计，包括集成式±58-VDC总线故障保护、看门狗计时器及故障切换模式。TCAN4550-Q1还能够交叉兼容经典CAN协议。其次是更便捷地在汽车设计中扩展总线，如果微控制器的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。通常来讲，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。第三是更小的电源设计占用空间，凭借集成式125 mA低压差（LDO）线性稳压器，TCAN4550-Q1可以为自己供电，此外，还能够为传感器或其它组件供应70 mA的外部输出。由于减少了对外部电源组件的需要，电源设计所占的空间也因此变小。第四是降低功耗，TCAN4550-Q1可帮助设计师藉由唤醒和休眠功能降低待机时的系统功耗。第五是提高较大数据传输率，全新SBC支持汽车在组装期间能够基于8 Mbps较高数据传输率来更快速地编写汽车软件程序，超越了CAN FD协议的5 Mbps较高数据传输率。

他较后表示，除了上面介绍的产品线，TI还有其他丰富的CAN、LIN和SBC收发器接口系列，如兼具高抗扰性和低辐射的AEC-Q100的汽车CAN收发器、适合低速、短程汽车应用的高抗干扰性、低排放、AEC-Q100的汽车LIN收发器、行业领先的3.3V VCC CAN收发器、具有高达±70V的总线故障保护，及高达±3 0 V的共模电压5V CAN收发器，以及支持高达5 Mbps的信令速率和±70V的总线故障保护隔离式CAN收发器，客户可以根据不同需要加以选择。

www.ti.com