豪威SBC集成振鈴改善功能：輕松應對大型復雜CAN拓撲網絡

北京-2024年5月30日- 豪威集團，全球排名前列的先進數字成像、模擬、觸屏和顯示技術等半導體解決方案開發商，推出集成高速CAN收發器和車規級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標準的前提下，符合CiA 601-4標準，在多節點、復雜拓撲情況下能夠有效減少總線中的信號反射，降低振鈴現象發生的概率，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總線技術在汽車上的應用，汽車電子控制系統進入智能化高級發展階段。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，這些多功能的實現導致了車內ECU（Electronic Control Unit）數量越來越多、各模塊之間通訊的網絡拓撲結構越來越復雜。在這種情況下，盡管CAN收發器最大支持5Mbps的CAN-FD報文，但為了保證通信的穩定性和可靠性，連接各個功能ECU的常規CAN-FD收發器實際使用速率往往被限制在2Mbps以下，無法發揮本身的真正實力。為了突破速率限制，信號改善功能的引入使得CAN-FD收發器能夠以5Mbps 及更高的速度用于復雜的星型網絡，而無需進行大規模的重新設計。

常規CAN FD收發器局限性

當通信網絡變得復雜時，例如CAN節點為星型拓撲連接，由于星型拓撲引起阻抗不連續，當信號在傳播中遇到阻抗不連續時就會產生反射波，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，影響通訊質量甚至無法正常通訊。

圖1 RXD位信號撕裂

信號改善功能SIC

為了在復雜總線拓撲中抑制振鈴現象，完全發揮CAN FD更快速率、更大有效負荷的優勢，信號改善功能（SIC）應運而生。

CAN 總線在正常運行期間有兩種邏輯狀態：隱性和顯性，如圖2 所示。當以差分方式驅動總線時，總線為顯性狀態，對應于 TXD 和 RXD 引腳上的邏輯低電平。當總線通過接收器內部的高阻值輸入電阻器 (RIN) 偏置為 VCC/2 時，總線為隱性狀態，對應于 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生振鈴，因為CAN收發器驅動能力強，同時CAN收發器在顯性階段的發送器輸出阻抗約為50Ω，與CAN網絡特征阻抗緊密匹配。當總線信號由顯性變為隱性電平時，在沒有振鈴抑制的CAN驅動器差分輸出阻抗突然變為約60kΩ，當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生振蕩信號，從而產生總線信號振鈴。信號改善技術通過檢測TXD顯性到隱形的邊沿，進行動態自動負載調節，實現與目標阻抗匹配，達到信號振鈴抑制效果，實現RXD位信號完整。

圖2 CAN 總線電壓電平

CiA601-4標準

CiA601-4標準是一種CAN總線的標準，主要針對具有SIC功能的CAN收發器，這個標準要求CAN收發器具有更嚴格的位時間對稱性和環路延遲規格。相較于ISO11898-2:2016協議，CiA601-4標準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。

圖3 CAN SIC收發器時序圖

表1 OKX0210 CAN時序參數

豪威集成SIC振鈴抑制效果應用實測

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境下實驗對比波形。實驗分別為5節點星型拓撲測試(如圖4：各節點通過5m雙絞線連接至中心點，中心點端接60Ω)和振鈴網絡測試（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 振鈴網絡實驗平臺

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用。目前，這款系統基礎芯片已接受送樣，預計將于2024年Q3實現量產，推薦大家選型使用。欲了解更多信息，請聯系豪威集團的銷售代表：https://www.omnivision-group.com/about-haowei。

責編：Johnson Zhang