汽车新热点:TBOX系统解决方案深度剖析之接口模拟技术文章

如下图-1所示,T-BOX有各种各样的接口与总线相连,不仅包括传统的控制器局域网CAN(ControllerAreaNetwork)、局域互联网络LIN(LocalInterconnectNetwork)以及调试接口RS232/RS485/USB2.0,还包括了汽车总线“新贵”车载以太网(Ethernet)。

图-1

这些接口的用途总结如下表-1所示:

接口类型

用途

CAN收发器

高速CAN主要用在对实时性要求高的动力系统的控制;低速CAN主要是用在对实时性要求较低的舒适系统和车身系统的控制。

LIN收发器

用在对速度以及安全性能要求不高的场合,如车身电子配件(车窗升降等)。

以太网收发器

目前主要应用于非CAN的部分,与网关互连。主要解决高速数据传输、协议兼容和成本受限的问题。

RS232/RS485/USB2.0收发器

用于系统的调试与测试。

表-1

下面分别介绍这四种不同的总线,并推荐相应的接口芯片。

1)CAN

该总线于上世纪80年代由德国博世公司提出,至今已经成为了汽车中不可或缺的重要组成部分。为满足车载系统的不同要求,CAN总线又分成高速CAN和低速CAN。

高速CAN主要用在对实时性要求高的动力系统的控制,如发动机、自动变速箱、组合仪表等。传输速率在125kbit/s-1Mbit/s之间。

低速CAN主要是用在对实时性要求较低的舒适系统和车身系统的控制,如空调控制、座椅调节、车窗升降等。传输速率在5kbit/s-125kbit/s之间。

如下图-2所示,高速CAN与低速CAN之间通过网关互连,该网关可由CAN总线上的一个节点代替。

图-2(注:ECU为ElectronicControlUnit,电子控制单元)

采用CAN传输的优点有很多,比如:实时性强,传输距离较远,抗电磁干扰能力强,成本较低;采用双线串行通信方式,检错能力强,可在高噪声干扰环境中工作;可靠的错误处理和检错机制;具有优先权和仲裁功能等。

型号

芯片内部简图

区别

支持带有总线唤醒功能的低功耗待机模式(standby)。待机模式电流为uA级别。

与TCAN1042不同,TCAN1051采用的是静音模式(silent)而不是待机模式(standby)。静音模式通常也称为“只听(listenonly)”或者“只接收(receiveonly)”模式。从外部引脚看,STB改成了S。静音模式电流模式为mA级别。

带有唤醒和故障检测功能。唤醒功能:除了CANH/CANL上的活动之外,WAKE引脚还允许TCAN从本地事件中被唤醒。故障检测功能:包括多种保护和诊断功能,如线路短路检测和电池连接检测。

表-2

相比于同类产品,TI的优势如下:

关于CAN总线接口芯片,TI提供了相应的板级验证和参考设计:

TI还提供一系列应用笔记以及参考资料:

2)LIN

“不是有CAN了吗?为何还需要LIN?”原因很简单,CAN总线太贵啦!如果处处都用CAN的话,整车的总线架构成本会很高。在一些不需要高速传输的场合,如车身电子配件(车窗、车锁等),LIN完全可以满足需求。

LIN网络在汽车中一般不独立存在,通常会与上层CAN网络相连,形成CAN-LIN网关节点,CAN-LIN网关也可由CAN总线下的一个节点代替。如下图-3所示。

图-3

LIN总线主要是面向汽车低端分布式应用的低成本,低速串行通信总线。它的目标是为现有汽车网络提供辅助功能,在不需要高带宽和多功能的场合下使用,以降低成本。

3)车载以太网

新的汽车功能(如自动泊车系统,高级娱乐系统等)对新的数据总线传输提出了更高的要求。显然,未来需要更加开放、高速、易于集成、线路部署成本低的车载网络。这大大推动了以太网进入车载网络的进程。

目前而言,车载以太网主要应用于非CAN的部分,主要是解决高速数据传输、协议兼容和成本受限的问题,并非用于取代CAN总线。CAN与车载以太网之间通过网关互连,如下图-4所示。未来以太网有可能替代车内所有连接,引发新的车载总线革命。

图-4

对于以太网PHY接口芯片,TI提供了相应的板级验证和参考设计:

THE END
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