纳芯微汽车级CAN接口芯片助力汽车控制智能化

时间：2023-02-24 14:13:07

关键字： CAN总线芯片汽车总线

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[导读]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。

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系统应用电路参考

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，系统中芯片外围电路的补充完善也是至关重要的。

以下是典型的CAN收发器系统应用电路图：

CAN收发器系统应用电路图

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