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豪威SBC集成振鈴改善功能：輕松應(yīng)對大型復(fù)雜CAN拓撲網(wǎng)絡(luò)
圖文 | 豪威集團 OmniVision（ 微信號ID： OmniVisionGroup）
北京-2024年5月30日-豪威集團
全球排名前列的先進數(shù)字成像、模擬、觸屏和顯示技術(shù)等半導(dǎo)體解決方案開發(fā)商，推出集成高速CAN收發(fā)器和車規(guī)級CAN SIC（信號改善功能：Signal Improvement Capability）的全新車載mini SBC OKX0210，在滿足ISO 11898-2:2016, SAE J2284-1到SAE J2284-5標(biāo)準(zhǔn)的前提下，符合CiA 601-4標(biāo)準(zhǔn)，在多節(jié)點、復(fù)雜拓撲情況下能夠有效減少總線中的信號反射，降低振鈴現(xiàn)象發(fā)生的概率，同時維持≥5Mbps的通信傳輸速率，提供更高可靠性的CAN通信。
隨著高速CAN總線技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，汽車電子控制系統(tǒng)進入智能化高級發(fā)展階段。人們對汽車的需求不再局限于代步工具，而是追求著性能、舒適、智能科技。然而，這些多功能的實現(xiàn)導(dǎo)致了車內(nèi)ECU（Electronic Control Unit）數(shù)量越來越多、各模塊之間通訊的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。在這種情況下，盡管CAN收發(fā)器最大支持5Mbps的CAN-FD報文，但為了保證通信的穩(wěn)定性和可靠性，連接各個功能ECU的常規(guī)CAN-FD收發(fā)器實際使用速率往往被限制在2Mbps以下，無法發(fā)揮本身的真正實力。為了突破速率限制，信號改善功能的引入使得CAN-FD收發(fā)器能夠以5Mbps及更高的速度用于復(fù)雜的星型網(wǎng)絡(luò)，而無需進行大規(guī)模的重新設(shè)計。
01
常規(guī)CAN FD收發(fā)器局限性
當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)變得復(fù)雜時，例如CAN節(jié)點為星型拓撲連接，由于星型拓撲引起阻抗不連續(xù)，當(dāng)信號在傳播中遇到阻抗不連續(xù)時就會產(chǎn)生反射波，反射信號疊加在原信號上將會改變原信號的形狀，造成信號的缺失或失真，影響通訊質(zhì)量甚至無法正常通訊。
圖1 RXD位信號撕裂
02
信號改善功能SIC
為了在復(fù)雜總線拓撲中抑制振鈴現(xiàn)象，完全發(fā)揮CAN FD更快速率、更大有效負荷的優(yōu)勢，信號改善功能（SIC）應(yīng)運而生。
CAN 總線在正常運行期間有兩種邏輯狀態(tài)：隱性和顯性，如圖2所示。當(dāng)以差分方式驅(qū)動總線時，總線為顯性狀態(tài)，對應(yīng)于 TXD 和 RXD 引腳上的邏輯低電平。當(dāng)總線通過接收器內(nèi)部的高阻值輸入電阻器 (RIN) 偏置為 VCC/2 時，總線為隱性狀態(tài)，對應(yīng)于 TXD 和 RXD 引腳上的邏輯高電平。CAN總線上的隱性到顯性信號邊沿通常不易產(chǎn)生振鈴，因為CAN收發(fā)器驅(qū)動能力強，同時CAN收發(fā)器在顯性階段的發(fā)送器輸出阻抗約為50Ω，與CAN網(wǎng)絡(luò)特征阻抗緊密匹配。當(dāng)總線信號由顯性變?yōu)殡[性電平時，在沒有振鈴抑制的CAN驅(qū)動器差分輸出阻抗突然變?yōu)榧s60kΩ，當(dāng)反射回來的信號遇到阻抗不匹配，在顯性到隱性的邊沿就會產(chǎn)生振蕩信號，從而產(chǎn)生總線信號振鈴。信號改善技術(shù)通過檢測TXD顯性到隱形的邊沿，進行動態(tài)自動負載調(diào)節(jié)，實現(xiàn)與目標(biāo)阻抗匹配，達到信號振鈴抑制效果，實現(xiàn)RXD位信號完整。
圖2 CAN總線電壓電平
03
CiA601-4標(biāo)準(zhǔn)
CiA601-4標(biāo)準(zhǔn)是一種CAN總線的標(biāo)準(zhǔn)，主要針對具有SIC功能的CAN收發(fā)器，這個標(biāo)準(zhǔn)要求CAN收發(fā)器具有更嚴格的位時間對稱性和環(huán)路延遲規(guī)格。相較于ISO11898-2:2016協(xié)議，CiA601-4標(biāo)準(zhǔn)對時序容忍要求更高，即在更高的通信速率下，能夠容忍更小的時間誤差。表1是OKX0210 CAN時序參數(shù)。
圖3 CAN SIC收發(fā)器時序圖
表1 OKX0210 CAN時序參數(shù)
04
豪威集成SIC振鈴抑制效果應(yīng)用實測
為了展示豪威OKX0210 CAN SIC的振鈴抑制效果，OKX0210與國外某無振鈴抑制芯片在相同環(huán)境下實驗對比波形。實驗分別為5節(jié)點星型拓撲測試(如圖4：各節(jié)點通過5m雙絞線連接至中心點，中心點端接60Ω)和振鈴網(wǎng)絡(luò)測試（如圖7）。從測試波形效果看，OKX0210的RXD信號完整，振鈴抑制效果好。而無振鈴抑制效果的某芯片，RXD位信號撕裂不完整。
圖4 5節(jié)點星型拓撲實驗平臺
圖5 某無振鈴抑制芯片波形
圖6 OKX0210波形
圖7 振鈴網(wǎng)絡(luò)實驗平臺
圖8 某無振鈴抑制芯片波形
圖9 OKX0210波形
此外，OKX0210能夠搭配市面主流的微控制器，應(yīng)用于車身電子，例如方向盤控制器，雨刷控制，車燈控制器以及座椅等應(yīng)用。目前，這款系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片已接受送樣，預(yù)計將于2024年Q3實現(xiàn)量產(chǎn)，推薦大家選型使用。欲了解更多信息，請聯(lián)系豪威集團的銷售代表：
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圖文來源：2024-5-30 豪威集團 OmniVision（ 微信號ID： OmniVisionGroup）
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