從替代到創(chuàng)新，國產(chǎn)CAN FD芯片持續(xù)突破

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）隨著汽車電子、工業(yè)自動化設(shè)備的發(fā)展迭代，CAN總線上的設(shè)備、數(shù)據(jù)量都大大增加，給CAN總線帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此，CAN FD應(yīng)運而生。CAN和CAN FD的物理層作用是一樣的，都是將3.3V/5V的邏輯信號轉(zhuǎn)換成差分信號。不過，傳統(tǒng)CAN的最高速率是1Mbps，最多支持8個數(shù)據(jù)字節(jié)；而CAN FD的最高速率是8Mbps，最多支持64個數(shù)據(jù)字節(jié)。因此，CAN FD帶來了更好的傳輸速率和傳輸效率，并提供可變的傳輸速率，兼容傳統(tǒng)CAN協(xié)議。

不過，過往國產(chǎn)CAN FD芯片主要走的都是兼容的路線，主要替代的是恩智浦等公司的產(chǎn)品。

兼容國際廠商的技術(shù)路徑

CAN由博世公司提出的一種用于汽車和其他領(lǐng)域的串行通信協(xié)議。在CAN總線上，每個節(jié)點都有往總線上發(fā)送消息的能力，而且消息的發(fā)送不必遵從任何預(yù)先設(shè)定的時序，通信是事件驅(qū)動的。

在現(xiàn)代汽車中，CAN FD用于連接和通信多個子系統(tǒng)，如發(fā)動機(jī)控制單元（ECU）、傳感器、儀表盤、娛樂系統(tǒng)等。當(dāng)然，在工業(yè)自動化、航天和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，CAN FD同樣應(yīng)用廣泛。在構(gòu)建相關(guān)應(yīng)用時，CAN FD收發(fā)器的主要作用包括提高通信速度、支持低功耗模式，以及提供強(qiáng)大的通信和數(shù)據(jù)管理能力，不過此前產(chǎn)品主要來自恩智浦、英飛凌、德州儀器和博世等廠商。

比如，恩智浦的TJA1051T/3/1J、TJA1043等，便是被大量國產(chǎn)芯片兼容的對象。作為恩智浦第三代高速CAN收發(fā)器，相比第一代和第二代設(shè)備，TJA1051T/3/1J性能顯著提升，在CAN FD快速相位中，時序保證數(shù)據(jù)速率高達(dá)5Mbps，并改進(jìn)了電磁兼容性（EMC）和靜電放電（ESD）性能，適用于汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

芯力特SIT1043Q CAN FD收發(fā)器則能夠替代TJA1043，這款芯片總線端口耐壓可達(dá)-58V至+58V，接收器共模輸入電壓達(dá)到-30V至＋30V，適用于12V或24V應(yīng)用系統(tǒng)。SIT1043Q采用多電源供電，擁有多種系統(tǒng)保護(hù)和診斷功能以提高器件和CAN的穩(wěn)定性。在汽車控制模塊、汽車網(wǎng)關(guān)、高級輔助駕駛系統(tǒng)ADAS、信息和娛樂等產(chǎn)品領(lǐng)域，SIT1043Q可以pin to pin替代TJA1043。

國產(chǎn)CAN FD收發(fā)器持續(xù)創(chuàng)新

當(dāng)然，國產(chǎn)廠商也在尋求創(chuàng)新突破，目前包括芯力特、茂睿芯、川土微、思瑞浦、納芯微等公司都有一些自主創(chuàng)新的CAN FD收發(fā)器產(chǎn)品，尤其是工業(yè)級CAN FD收發(fā)器。比如，川土微CA-IS2062A是一款隔離式CAN FD收發(fā)器，內(nèi)部集成DC-DC轉(zhuǎn)換器，省去了外部隔離電源，有效節(jié)省系統(tǒng)空間和簡化設(shè)計。這款收發(fā)器能夠承受高達(dá)2.5kVRMS（1分鐘）的隔離電壓以及±150kV/μs的典型共模瞬態(tài)抗擾度大幅提升了器件的可靠性。在基礎(chǔ)性能方面，CA-IS2062A支持高達(dá)5Mbps的傳輸速率（CAN FD），并在總線端口（CANH/CANL）提供限流保護(hù)、熱關(guān)斷保護(hù)以及高達(dá)±42V的故障電壓保護(hù)，可用于工業(yè)控制、樓宇自動化、光儲充系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、電信設(shè)備等領(lǐng)域。

納芯微NCA1042也是一款性能出色的工業(yè)級CAN FD收發(fā)器，可提供控制器局域網(wǎng)（CAN）協(xié)議控制器和物理兩線CAN總線之間的接口。NCA1042實現(xiàn)ISO 11898-2:2016和SAE J2284-1至SAE J2284-5中定義的CAN物理層，可在CAN FD快速階段以高達(dá)5 Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行可靠通信。

茂睿芯MCAN1042也是一個很好的例子，這是一款車規(guī)級±70V耐壓CAN FD收發(fā)器，5V電源供電，兼容3.3V/5V微處理器，支持12V和24V車載系統(tǒng)，該系列所有器件支持經(jīng)典CAN和5Mbps CAN FD，相關(guān)器件符合ISO11898-2:2016和ISO11898-5:2007物理層標(biāo)準(zhǔn)。MCAN1462則是茂睿芯第二代車規(guī)級CAN FD收發(fā)器，經(jīng)過了AEC-Q100認(rèn)證，也是國內(nèi)首款支持10Mbps通信速率、具有信號改善能力（SIC）的CAN FD收發(fā)器，實現(xiàn)了CiA 601-4中定義的CAN SIC功能。MCAN1042支持5V電源供電，兼容3.3V/5V微處理器，支持12V和24V車載系統(tǒng)。

另外，根據(jù)思瑞浦2023年財報，該公司是國內(nèi)首家推出支持特定幀喚醒的汽車級CAN收發(fā)器，成功上車應(yīng)用在包括車身電子、動力系統(tǒng)、車載信息娛樂和 ADAS 等汽車系統(tǒng)中。

通過這些產(chǎn)品不難看出，國產(chǎn)CAN FD收發(fā)器也在積極尋求產(chǎn)品創(chuàng)新，以提供差異化的競爭優(yōu)勢，在工業(yè)級和車規(guī)級都有一些亮眼的產(chǎn)品。

結(jié)語

雖然看上去部分國產(chǎn)CAN FD芯片的性能已經(jīng)超過了國際廠商的產(chǎn)品，那么我們是否處于行業(yè)領(lǐng)先了呢？其實并不是，目前英飛凌、恩智浦、意法半導(dǎo)體、瑞薩等半導(dǎo)體廠商都已經(jīng)開始布局CAN XL協(xié)議相關(guān)產(chǎn)品，大多都已經(jīng)給客戶送樣，在速率和效率方面有了更大的提升，也進(jìn)一步拉近了CAN和以太網(wǎng)之間的性能差距。2024年3月22日，ISO 11898-2：2024版本發(fā)布，標(biāo)志著新一代CAN總線的時代即將到來，2048個數(shù)據(jù)字節(jié)的CANXL蓄勢待發(fā)，因而國產(chǎn)芯片在CAN的發(fā)展上依然還是追趕者的位置。