豪威 SBC 集成振鈴改善功能：輕松應對大型復雜 CAN 拓撲網絡

供稿 / 2024-05-31 16:256964

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。

一、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。

豪威SBC集成振鈴改善功能：輕松應對大型復雜CAN拓撲網絡830.png 圖 1 RXD 位信號撕裂

二、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。

豪威SBC集成振鈴改善功能：輕松應對大型復雜CAN拓撲網絡1365.png 圖 2 CAN 總線電壓電平

三、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。

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圖 3 CAN SIC 收發器時序圖

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表 1 OKX0210 CAN 時序參數

四、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。

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