深入解析TCAN114x-Q1增強型CAN FD收發(fā)器：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

在汽車電子和工業(yè)控制等領(lǐng)域，可靠的通信至關(guān)重要。CAN（Controller Area Network）總線作為一種廣泛應(yīng)用的串行通信協(xié)議，在這些領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。TCAN114x-Q1系列增強型CAN FD收發(fā)器是德州儀器（TI）推出的一款高性能產(chǎn)品，為CAN總線通信提供了強大的支持。本文將深入解析TCAN114x-Q1的特性、應(yīng)用場景以及設(shè)計要點，幫助電子工程師更好地理解和應(yīng)用這款產(chǎn)品。

文件下載：tcan1145-q1.pdf

一、產(chǎn)品概述

TCAN114x-Q1系列包括TCAN1144-Q1、TCAN1145-Q1和TCAN1146-Q1三款產(chǎn)品，它們是支持高達5Mbps數(shù)據(jù)速率的增強型高速CAN FD收發(fā)器。這些器件使用串行外設(shè)接口（SPI）進行配置，支持使用全部功能，并且通過向 (V_{IO}) 引腳施加適當?shù)碾妷海芍С?.8V至5V的處理器IO標稱電壓，從而允許使用低功耗處理器。

二、特性亮點

2.1 汽車級標準與兼容性

• AEC-Q100等級1認證：符合汽車應(yīng)用要求，確保了產(chǎn)品在汽車環(huán)境中的可靠性和穩(wěn)定性。
• ISO 11898 - 2:2016標準兼容：保證了與現(xiàn)有CAN網(wǎng)絡(luò)的互操作性，方便工程師進行系統(tǒng)集成。

2.2 高性能通信能力

• CAN FD通信速率高達5Mbps：滿足了高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，適用于對通信速度要求較高的應(yīng)用場景。
• 選擇性喚醒/局部聯(lián)網(wǎng)功能：TCAN1145 - Q1和TCAN1146 - Q1在發(fā)送/接收無差錯經(jīng)典CAN或CAN FD數(shù)據(jù)的同時支持選擇性喚醒/局部聯(lián)網(wǎng)功能，可實現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗運行。

2.3 功能安全特性

• 功能安全質(zhì)量管理型：TCAN1144 - Q1和TCAN1146 - Q1具備功能安全特性，有助于進行功能安全系統(tǒng)設(shè)計。
• 相關(guān)文檔支持：提供有助于進行功能安全系統(tǒng)設(shè)計的文檔，方便工程師進行系統(tǒng)開發(fā)。

2.4 寬工作電壓范圍與保護功能

• 寬工作電壓范圍：支持±58V總線故障保護和±12V共模電壓，增強了產(chǎn)品在復(fù)雜電氣環(huán)境中的適應(yīng)性。
• 多種保護功能：包括看門狗、總線故障診斷和報告、可編程INH/LIMP引腳等，確保了器件和CAN網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

2.5 多種封裝形式

提供14引腳SOIC、VSON和SOT23封裝，其中VSON封裝提高了自動光學(xué)檢測（AOI）能力，方便不同應(yīng)用場景的選擇。

三、應(yīng)用場景

3.1 車身電子裝置和照明

在汽車車身電子系統(tǒng)中，如車門控制、車窗控制、照明系統(tǒng)等，TCAN114x-Q1可以實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)通信，確保各個部件之間的協(xié)調(diào)工作。

3.2 汽車信息娛樂系統(tǒng)和儀表組

為汽車信息娛樂系統(tǒng)和儀表組提供可靠的通信連接，實現(xiàn)音頻、視頻、導(dǎo)航等信息的傳輸和顯示。

3.3 混合動力、電動和動力總成系統(tǒng)

在混合動力和電動汽車的動力總成系統(tǒng)中，對通信的可靠性和實時性要求較高。TCAN114x-Q1的高性能通信能力和功能安全特性可以滿足這些系統(tǒng)的需求。

3.4 工業(yè)運輸

在工業(yè)運輸領(lǐng)域，如AGV（Automated Guided Vehicle）、叉車等設(shè)備中，TCAN114x-Q1可以實現(xiàn)設(shè)備之間的通信和控制，提高運輸效率和安全性。

四、設(shè)計要點

4.1 電源設(shè)計

• 電源布局：大容量電容（通常為10μF）應(yīng)在 (V{SUP}) 端子附近放置一個100nF電容的 (V{SUP}) 電源。除了在 (V{IO}) 電源附近放置大容量電容器外，還應(yīng)在CAN收發(fā)器的 (V{IO}) 電源端子附近放置一個大容量電容（通常為1μF）。
• 欠壓保護：注意欠壓事件期間INH引腳的行為，當 (VSUP) 小于或等于 (UV {SUP}) 但大于POR時，RXD引腳的內(nèi)部上拉電阻器會將RXD引腳輸出上拉至 (V{IO}) 的電壓電平。

4.2 布局布線

• 保護和濾波電路：將保護和濾波電路放置于盡可能靠近總線連接器的位置，以防瞬態(tài)脈沖群、ESD和噪聲傳送至電路板。
• 總線端接：采用阻值等于線路特性阻抗的電阻進行端接以避免信號反射，可采用分裂端接方式改善網(wǎng)絡(luò)的電磁輻射性能。
• 元件布局：旁路電容和大容量電容應(yīng)盡可能靠近收發(fā)器的電源端子放置，如 (V{CC}) 引腳上的C1和 (V{IO}) 引腳上的C2，以及 (VSUP) 電源上的C4和C5。

4.3 通信協(xié)議和標準

• 遵循CAN標準：該器件遵循ISO 11898 - 2:2016等CAN標準，同時還需參考相關(guān)的EMC要求、符合性測試要求等標準。
• 文檔支持：參考相關(guān)文檔，如“A Comprehensible Guide to Controller Area Network”、“CAN System Engineering: From Theory to Practical Applications”等，深入了解CAN協(xié)議和應(yīng)用。

五、總結(jié)

TCAN114x-Q1系列增強型CAN FD收發(fā)器以其高性能、高可靠性和豐富的功能特性，為汽車電子和工業(yè)控制等領(lǐng)域的通信應(yīng)用提供了優(yōu)秀的解決方案。在設(shè)計過程中，工程師需要充分考慮電源設(shè)計、布局布線和通信協(xié)議等方面的要點，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。希望本文對電子工程師在使用TCAN114x-Q1進行設(shè)計時有所幫助。你在實際應(yīng)用中是否遇到過類似收發(fā)器的設(shè)計難題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。