摘要： 本文基于國科安芯推出的ASM1042A系列芯片的CAN協(xié)議擴展方案在汽車座椅控制器中的應(yīng)用，分析了ASM1042A系列芯片的特性、功能以及CAN協(xié)議的技術(shù)細節(jié)，結(jié)合汽車座椅控制器的實際需求，提出了針對性的擴展方案。該方案旨在提升汽車座椅控制器在復(fù)雜電磁環(huán)境下的通信穩(wěn)定性和可靠性，同時滿足國產(chǎn)化需求，為汽車平臺化座椅控制器項目提供了技術(shù)參考。

一、引言

隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車座椅控制器在功能和性能方面的要求日益提高?，F(xiàn)代汽車座椅控制器不僅要實現(xiàn)基本的調(diào)節(jié)功能，還需支持更復(fù)雜的功能，如座椅記憶、按摩、通風等，這些功能的實現(xiàn)需要可靠的數(shù)據(jù)通信支持。ASM1042A系列芯片作為國科安芯推出的一款高性能的CANFD通信接口芯片，具有良好的國產(chǎn)化能力、高抗干擾性和可靠性，適用于汽車座椅控制器等對通信要求較高的應(yīng)用場景。因此，本文將重點探討基于ASM1042A系列芯片的CAN協(xié)議擴展方案在汽車座椅控制器中的應(yīng)用。

二、ASM1042A系列芯片概述

（一）芯片特性

ASM1042A系列芯片是由廈門國科安芯科技有限公司研制的一款CANFD通信接口芯片，具有以下顯著特性：

通過AEC-Q100Grade1認證，符合ISO11898-2:2016和ISO11898-5:2007物理層標準，保證了其在汽車電子環(huán)境中的可靠性和兼容性。

支持最高5Mbps的數(shù)據(jù)速率，并具有較短的對稱傳播延遲時間和快速循環(huán)次數(shù)，可增加時序裕量，在有負載CAN網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)速率。

具備良好的EMC性能，支持SAEJ2962-2和IEC62228-3（最高500kbps）無需共模扼流圈，有效降低電磁干擾對通信的影響。

I/O電壓范圍支持3.3V和5VMCU，具有較強的通用性，可與不同類型的微處理器進行匹配。

未供電時具有理想無源行為，總線和邏輯引腳處于高阻態(tài)（無負載），在總線和RXD輸出上實現(xiàn)上電/斷電無干擾運行，提高了系統(tǒng)供電切換的安全性。

（二）保護特性

IECESD保護高達±15kV，可有效防止靜電放電對芯片的損壞。

總線故障保護可達±70V，增強了芯片在異常電壓情況下的自我保護能力。

VCC和VIO電源終端具有欠壓保護功能，避免因電源電壓異常導(dǎo)致芯片工作不穩(wěn)定。

驅(qū)動器顯性超時保護（TXDDTO）-數(shù)據(jù)速率低至10kbps，防止因數(shù)據(jù)發(fā)送故障導(dǎo)致總線阻塞。

熱關(guān)斷保護（TSD）功能可防止芯片在過熱情況下工作，延長了芯片的使用壽命。

（三）收發(fā)器共模輸入電壓

ASM1042A系列芯片收發(fā)器共模輸入電壓為±30V，具有較寬的工作電壓范圍，能夠適應(yīng)復(fù)雜的汽車電氣環(huán)境。

（四）電氣性能指標

典型循環(huán)延遲為110ns，保證了快速的信號傳輸和響應(yīng)能力。

符合AEC-Q100Grade1車規(guī)認證，滿足汽車電子高可靠性要求。

三、汽車座椅控制器對通信接口的需求分析

現(xiàn)代汽車座椅控制器系統(tǒng)通常需要與多個電子控制單元（ECU）進行通信，例如與車身控制模塊（BCM）交換座椅位置信息、與安全氣囊控制單元協(xié)調(diào)座椅狀態(tài)等。傳統(tǒng)的RS485通信協(xié)議在汽車座椅控制器中得到了廣泛應(yīng)用，但隨著功能的不斷豐富和數(shù)據(jù)交互需求的增加，其通信速率和可靠性逐漸難以滿足要求。CAN協(xié)議作為一種高性能的串行通信協(xié)議，具有以下優(yōu)勢：

高通信速率：CAN協(xié)議支持高達1Mbps的通信速率，能夠滿足汽車座椅控制器在快速響應(yīng)和大量數(shù)據(jù)傳輸方面的需求。

高可靠性：CAN協(xié)議采用差分信號傳輸，具有較強的抗干擾能力，確保在復(fù)雜電磁環(huán)境下數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

多主通信模式：支持多個節(jié)點同時掛接在總線上，方便實現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)的構(gòu)建。

錯誤檢測與處理機制：具備完善的錯誤檢測和處理機制，能夠自動重傳錯誤幀，提高了通信的可靠性。

汽車座椅控制器在出口兩輪車和平衡車以及汽車平臺化座椅控制器項目中，對通信接口的要求進一步提高。這些應(yīng)用場景不僅需要可靠的通信，還要求通信接口能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境和條件。例如，出口至不同國家和地區(qū)的兩輪車和平衡車可能面臨不同的電氣標準和電磁環(huán)境，汽車平臺化座椅控制器則需要在多種車型和平臺上實現(xiàn)無縫集成。因此，對汽車座椅控制器通信接口進行CAN協(xié)議擴展具有重要意義。

四、基于ASM1042A系列芯片的CAN協(xié)議擴展方案設(shè)計

（一）方案架構(gòu)

基于ASM1042A系列芯片的CAN協(xié)議擴展方案主要由以下部分組成：

ASM1042A系列芯片作為CAN協(xié)議控制器的核心，負責CAN總線的通信管理和數(shù)據(jù)幀的處理。

與微處理器（MCU）的接口模塊，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸和協(xié)議轉(zhuǎn)換。

電源管理和保護電路，為芯片提供穩(wěn)定的供電，并具備過壓、欠壓保護功能，確保系統(tǒng)的安全運行。

總線終端匹配網(wǎng)絡(luò)，用于優(yōu)化CAN總線的電氣特性，減少信號反射和干擾。

（二）硬件電路設(shè)計

ASM1042A系列芯片的引腳包括TXD（發(fā)送器數(shù)據(jù)輸入端）、RXD（接收器輸出端）、VCC（收發(fā)器5V供電）、VIO（收發(fā)器I/O供電電源）、CANH和CANL（高/低電位CAN電壓輸入輸出端）、STB（待機模式控制端）等關(guān)鍵引腳。在硬件設(shè)計中，需要根據(jù)芯片的引腳功能進行合理的布局和連接。

ASM1042A系列芯片引腳定義

電源電路設(shè)計：ASM1042A系列芯片的VCC引腳提供5V供電，VIO引腳提供I/O供電電源。為了確保供電的穩(wěn)定性，可以采用線性穩(wěn)壓器或DC-DC轉(zhuǎn)換器為芯片提供電源，并在電源輸入端添加濾波電容以減少電源紋波。

CAN總線終端匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計：在CAN總線的兩端應(yīng)添加終端電阻，通常選擇120Ω的電阻進行匹配，以減少信號反射和干擾。此外，還可以根據(jù)實際需要添加共模扼流圈等濾波元件，進一步提高總線的抗干擾能力。

保護電路設(shè)計：為了提高系統(tǒng)的可靠性，可以在CAN總線與芯片之間添加瞬態(tài)電壓抑制二極管（TVS二極管）等保護器件，防止靜電放電（ESD）和電快速瞬變脈沖群（EFT）等瞬態(tài)干擾對芯片造成損壞。

（三）軟件設(shè)計

驅(qū)動程序開發(fā)：根據(jù)ASM1042A系列芯片的技術(shù)手冊，開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動程序，實現(xiàn)對芯片的初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收等功能。驅(qū)動程序需要與微處理器（MCU）的通信接口（如SPI或UART）進行適配，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。

CAN協(xié)議棧實現(xiàn)：在驅(qū)動程序的基礎(chǔ)上，構(gòu)建CAN協(xié)議棧，包括幀格式處理、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議控制、錯誤檢測與處理等功能模塊。協(xié)議棧需要遵循CAN2.0A/B或CANFD協(xié)議標準，確保與其他CAN節(jié)點的兼容性。

應(yīng)用層軟件開發(fā)：根據(jù)汽車座椅控制器的具體功能需求，開發(fā)應(yīng)用層軟件，如座椅位置調(diào)節(jié)控制、記憶功能實現(xiàn)、按摩和通風功能控制等。應(yīng)用層軟件通過調(diào)用CAN協(xié)議棧提供的API函數(shù)，實現(xiàn)與其他ECU的數(shù)據(jù)交互和功能協(xié)同。

五、結(jié)論與展望

基于ASM1042A系列芯片的CAN協(xié)議擴展方案在汽車座椅控制器中的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢。該方案不僅提升了座椅控制器的通信速率和可靠性，還增強了系統(tǒng)的抗干擾能力和環(huán)境適應(yīng)性，同時滿足了國產(chǎn)化需求，降低了對進口芯片的依賴。

然而，隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對通信接口的要求也在不斷提高。未來，可以進一步優(yōu)化基于ASM1042A系列芯片的CAN協(xié)議擴展方案，例如通過改進硬件電路設(shè)計和軟件算法，提高系統(tǒng)的通信速率和抗干擾能力；探索與其他通信技術(shù)（如LIN、FlexRay、MOST等）的融合應(yīng)用，構(gòu)建更加靈活、高效的汽車電子控制系統(tǒng)；加強對芯片的安全性和加密技術(shù)研究，防止數(shù)據(jù)篡改和非法入侵，保障汽車電子系統(tǒng)的信息安全。此外，還應(yīng)密切關(guān)注汽車電子行業(yè)的發(fā)展趨勢和標準變化，及時更新和完善方案，以滿足市場對高性能通信接口的持續(xù)需求。

審核編輯 黃宇