汽车新热点：T-BOX系统解决方案深度剖析之接口
在本系列的文章中会依次对以下主要模块进行详细介绍：
第三节：接口
第五节：无线连接单元；（即将发布）
第三节 接口
接口概述：
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（Controller Area Network）、局域互联网络LIN （Local Interconnect Network）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：
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接口类型 |
用途 |
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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。 |
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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）。 |
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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。 |
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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Electronic Control Unit，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。
TI的主推的CAN总线接口芯片为TCAN1042-Q1 ，TCAN1051-Q1以及TCAN1043-Q1，下表-2列出了这三者的区别。
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型号 |
芯片内部简图 |
区别 |
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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。 |
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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（listen only）”或者“只接收（ receive only）”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。 |
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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：
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符合国际领先的电磁兼容（EMC）标准；
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可去除共模扼流圈，从而减少汽车设计过程中的材料成本和空间；
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强大的总线故障和静电放电（ESD）保护功能：高达70V的总线故障保护，完全满足汽车电池的要求，可以防止CAN总线引脚出现短路直流电压引起故障；高达±15kV的 ESD保护，且无需外部瞬态电压抑制（TVS）二极管，节省了电路板空间和成本；
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带宽增加：高达5 Mbps的速度，提高了CAN网络上电子控制单元（ECU）和节点之间的通信速度和数据传输能力；
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业界最短的环路延迟：仅为175 ns。
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：