汽車CAN FD系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片TCAN1167-Q1：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在汽車電子領(lǐng)域，高速控制器局域網(wǎng)（CAN）系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）扮演著至關(guān)重要的角色。今天，我們就來(lái)深入探討德州儀器（TI）推出的TCAN1167-Q1這款產(chǎn)品，它具有LDO輸出、睡眠模式和看門狗等功能，為汽車CAN FD網(wǎng)絡(luò)提供了強(qiáng)大而可靠的解決方案。

文件下載：tcan1167-q1.pdf

一、產(chǎn)品概述

TCAN1167-Q1是一款符合AEC Q100（1級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN SBC，滿足ISO 11898-2:2016高速CAN規(guī)范的物理層要求。它支持傳統(tǒng)CAN和CAN FD網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)速率高達(dá)8兆位/秒（Mbps），并具備功能安全質(zhì)量管理型文檔，有助于進(jìn)行功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

二、關(guān)鍵特性

2.1 寬工作輸入電壓與集成LDO

該芯片支持寬輸入電源電壓范圍，集成了具有100mA輸出電流能力的5V LDO輸出（$V{CCOUT}$）。$V{CCOUT}$不僅能在內(nèi)部為CAN收發(fā)器提供電壓，還可在外部提供額外電流，增強(qiáng)了系統(tǒng)的供電靈活性。

2.2 多種工作模式與低功耗設(shè)計(jì)

通過SPI編程，TCAN1167-Q1支持正常模式、靜音模式、待機(jī)模式和低功耗睡眠模式。在超低電流睡眠模式下，可通過INH輸出引腳選擇性啟用系統(tǒng)上的各種電源，減少電池電流消耗，同時(shí)對(duì)CAN總線進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)檢測(cè)到喚醒事件時(shí)，通過將INH驅(qū)動(dòng)至高電平來(lái)啟動(dòng)系統(tǒng)。

2.3 看門狗功能

支持多種模式的看門狗計(jì)時(shí)器，包括超時(shí)、窗口和問答看門狗（Q&A）。通過要求處理器在一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)重置看門狗計(jì)時(shí)器，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。不同模式的看門狗在不同工作模式下有著不同的表現(xiàn)，為系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供了多重保障。

2.4 強(qiáng)大的保護(hù)特性

具備±58V CAN總線容錯(cuò)、$VSUP$上的負(fù)載突降保護(hù)、IEC ESD保護(hù)、欠壓和過壓保護(hù)以及熱關(guān)斷保護(hù)等功能。此外，TXD顯性狀態(tài)超時(shí)（TXD DTO）功能可防止在硬件或軟件故障時(shí)，TXD長(zhǎng)時(shí)間保持顯性狀態(tài)而阻塞網(wǎng)絡(luò)通信。

2.5 本地喚醒與總線故障檢測(cè)

支持通過WAKE引腳實(shí)現(xiàn)本地喚醒，同時(shí)具備高級(jí)CAN總線故障檢測(cè)功能，可檢測(cè)CAN總線的短路、開路等故障，并通過相應(yīng)的中斷標(biāo)志通知系統(tǒng)。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

TCAN1167-Q1適用于多個(gè)汽車應(yīng)用領(lǐng)域，如高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車身電子裝置和照明、汽車信息娛樂系統(tǒng)和儀表組以及混合動(dòng)力、電動(dòng)和動(dòng)力總成系統(tǒng)等。

四、詳細(xì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 引腳配置與功能

了解各個(gè)引腳的功能對(duì)于正確使用TCAN1167-Q1至關(guān)重要。例如，TXD為CAN發(fā)送數(shù)據(jù)輸入引腳，集成了上拉電阻；GND為接地引腳；$V_{CCOUT}$為5V LDO調(diào)節(jié)輸出電壓引腳等。詳細(xì)的引腳功能表有助于工程師進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和電路連接。

4.2 電氣與開關(guān)特性

在設(shè)計(jì)過程中，需要關(guān)注其電氣特性和開關(guān)特性。電氣特性包括CAN驅(qū)動(dòng)和接收的電壓、電流、阻抗等參數(shù)；開關(guān)特性則涉及到電源上電時(shí)間、信號(hào)傳播延遲、位時(shí)間等。這些特性直接影響著系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，工程師需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

4.3 編程與寄存器配置

通過SPI進(jìn)行編程，可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的各種功能配置。了解各個(gè)寄存器的功能和使用方法，如MODE_CNTRL用于模式配置，WD_CONFIG_1和WD_CONFIG_2用于看門狗配置等，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。

4.4 總線設(shè)計(jì)與布局

CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行一系列的權(quán)衡，如總線長(zhǎng)度、節(jié)點(diǎn)數(shù)量、終端電阻等。在布局方面，應(yīng)將保護(hù)和濾波電路靠近總線連接器，以防止瞬態(tài)、ESD和噪聲傳播到電路板上。同時(shí)，使用供應(yīng)和接地平面提供低電感，確保信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

五、總結(jié)

TCAN1167-Q1憑借其豐富的特性和強(qiáng)大的功能，為汽車CAN FD網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)可靠且高效的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，工程師需要充分了解其特性和應(yīng)用要點(diǎn)，進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)和布局，以確保系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。你在使用類似芯片的過程中遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。