汽車新熱點(diǎn)：T-BOX系統(tǒng)解決方案深度剖析之接口
在本系列的文章中會(huì)依次對(duì)以下主要模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹：
第三節(jié)：接口?
第五節(jié)：無線連接單元；（即將發(fā)布）
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第三節(jié) 接口
接口概述：
如下圖-1所示，T-BOX有各種各樣的接口與總線相連，不僅包括傳統(tǒng)的控制器局域網(wǎng)CAN（Controller Area Network）、局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)LIN （Local Interconnect Network）以及調(diào)試接口RS232/RS485/USB2.0，還包括了汽車總線“新貴”車載以太網(wǎng)（Ethernet）。
圖-1
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這些接口的用途總結(jié)如下表-1所示：
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接口類型 |
用途 |
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CAN收發(fā)器 |
高速CAN主要用在對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的動(dòng)力系統(tǒng)的控制；低速CAN主要是用在對(duì)實(shí)時(shí)性要求較低的舒適系統(tǒng)和車身系統(tǒng)的控制。 |
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LIN收發(fā)器 |
用在對(duì)速度以及安全性能要求不高的場(chǎng)合，如車身電子配件（車窗升降等）。 |
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以太網(wǎng)收發(fā)器 |
目前主要應(yīng)用于非CAN的部分，與網(wǎng)關(guān)互連。主要解決高速數(shù)據(jù)傳輸、協(xié)議兼容和成本受限的問題。 |
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RS232/RS485/USB2.0 收發(fā)器 |
用于系統(tǒng)的調(diào)試與測(cè)試。 |
表-1
下面分別介紹這四種不同的總線，并推薦相應(yīng)的接口芯片。
1）? CAN
該總線于上世紀(jì)80年代由德國(guó)博世公司提出，至今已經(jīng)成為了汽車中不可或缺的重要組成部分。為滿足車載系統(tǒng)的不同要求，CAN總線又分成高速CAN和低速CAN。
高速CAN主要用在對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的動(dòng)力系統(tǒng)的控制，如發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速箱、組合儀表等。傳輸速率在125kbit/s - 1Mbit/s之間。
低速CAN主要是用在對(duì)實(shí)時(shí)性要求較低的舒適系統(tǒng)和車身系統(tǒng)的控制，如空調(diào)控制、座椅調(diào)節(jié)、車窗升降等。傳輸速率在5kbit/s - 125kbit/s之間。
如下圖-2所示，高速CAN與低速CAN之間通過網(wǎng)關(guān)互連，該網(wǎng)關(guān)可由CAN總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)代替。
圖-2（注：ECU為Electronic Control Unit，電子控制單元）
采用CAN傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)有很多，比如：實(shí)時(shí)性強(qiáng)，傳輸距離較遠(yuǎn)，抗電磁干擾能力強(qiáng)，成本較低；采用雙線串行通信方式，檢錯(cuò)能力強(qiáng)，可在高噪聲干擾環(huán)境中工作；可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制；具有優(yōu)先權(quán)和仲裁功能等。
TI的主推的CAN總線接口芯片為TCAN1042-Q1?，TCAN1051-Q1以及TCAN1043-Q1，下表-2列出了這三者的區(qū)別。
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型號(hào) |
芯片內(nèi)部簡(jiǎn)圖 |
區(qū)別 |
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支持帶有總線喚醒功能的低功耗待機(jī)模式（standby）。待機(jī)模式電流為uA 級(jí)別。 |
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與TCAN1042不同，TCAN1051采用的是靜音模式（silent）而不是待機(jī)模式（standby）。靜音模式通常也稱為“只聽（listen only）”或者“只接收（ receive only）”模式。從外部引腳看，STB改成了S。靜音模式電流模式為mA級(jí)別。 |
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帶有喚醒和故障檢測(cè)功能。喚醒功能：除了CANH/CANL上的活動(dòng)之外，WAKE引腳還允許TCAN從本地事件中被喚醒。故障檢測(cè)功能：包括多種保護(hù)和診斷功能，如線路短路檢測(cè)和電池連接檢測(cè)。 |
表-2
相比于同類產(chǎn)品，TI的優(yōu)勢(shì)如下：
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符合國(guó)際領(lǐng)先的電磁兼容（EMC）標(biāo)準(zhǔn)；
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可去除共模扼流圈，從而減少汽車設(shè)計(jì)過程中的材料成本和空間；
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強(qiáng)大的總線故障和靜電放電（ESD）保護(hù)功能：高達(dá)70V的總線故障保護(hù)，完全滿足汽車電池的要求，可以防止CAN總線引腳出現(xiàn)短路直流電壓引起故障；高達(dá)±15kV的 ESD保護(hù)，且無需外部瞬態(tài)電壓抑制（TVS）二極管，節(jié)省了電路板空間和成本；
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帶寬增加：高達(dá)5 Mbps的速度，提高了CAN網(wǎng)絡(luò)上電子控制單元（ECU）和節(jié)點(diǎn)之間的通信速度和數(shù)據(jù)傳輸能力；
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業(yè)界最短的環(huán)路延遲：僅為175 ns。
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關(guān)于CAN總線接口芯片，TI提供了相應(yīng)的板級(jí)驗(yàn)證和參考設(shè)計(jì)：