高速CAN收發(fā)器SIT1043在汽車ECU中的應(yīng)用

ECU是全稱ElectronicControl Unit的縮寫，即電子節(jié)點(diǎn)控制單元，泛指汽車上所有電子控制系統(tǒng)。隨著新能源及自動(dòng)駕駛汽車車上電子元件的日益增多,線路也越來(lái)越復(fù)雜，現(xiàn)在汽車上多個(gè)ECU之間的數(shù)據(jù)交換是通過(guò)CAN總線連接起來(lái)的,通過(guò)它將整車的ECU形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí)，如果所有ECU都正常工作會(huì)導(dǎo)致電池的無(wú)用消耗。為了更好的去利用整車的能源，防止出現(xiàn)不必要的電池能量浪費(fèi)，CAN網(wǎng)絡(luò)管理可以很好的解決此類問(wèn)題，最大可能的高效利用整車電池能源，節(jié)約用車成本，延長(zhǎng)車載電池使用壽命。我們了解ECU按照喚醒方式，可以將ECU網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型劃分為兩大類：ECU本地喚醒與ECU CAN總線遠(yuǎn)程喚醒：

01本地喚醒：?jiǎn)拘言磥?lái)源于自身模塊，比如常說(shuō)的KL15硬線喚醒或者硬件感知喚醒等；這種喚醒的特點(diǎn)：ECU始終保持After-Running狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到本地喚醒源之后，主控器器就會(huì)開啟CAN網(wǎng)絡(luò)通信；02遠(yuǎn)程喚醒：

喚醒源來(lái)源于自身ECU節(jié)點(diǎn)所在的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，該節(jié)點(diǎn)可以處于完全睡眠狀態(tài)，一般無(wú)能量消耗。這種喚醒的特點(diǎn)：只有當(dāng)CAN收發(fā)器監(jiān)控到總線電平變化或者特定報(bào)文時(shí)，就會(huì)接通CAN芯片INH引腳控制LDO給到主控芯片上電，從而喚醒ECU節(jié)點(diǎn)。芯力特公司的SIT1043 CAN收發(fā)器兼容以上兩種喚醒功能，下面我們來(lái)對(duì)SIT1043做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

一SIT1043 CAN收發(fā)器介紹

1、SIT1043功能概述

SIT1043是一款高速CAN收發(fā)器，可在控制器局域網(wǎng)(CAN)協(xié)議控制器和物理雙線式CAN總線之間提供接口。SIT1043屬于芯力特公司的第三代高速CAN收發(fā)器，相比第一代SIT1040和第二代SIT1042器件，有明顯的改進(jìn)。SIT1043實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前ISO1189-2：2016標(biāo)準(zhǔn)中定義的CAN物理層，包括CAN FD最新規(guī)定了用于定義循環(huán)延遲對(duì)稱性的新增時(shí)序參數(shù)。其提供改進(jìn)的電磁兼容性(EMC)性能、極低的功耗和電源電壓關(guān)閉時(shí)的無(wú)源性能。其功能還包括：

?低功耗電源管理控制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的電源，支持本地和遠(yuǎn)程喚醒并具有喚醒源識(shí)別功能；

?多種保護(hù)和診斷功能，包括總線線路短路檢測(cè)和電池連接檢測(cè)；

?可以直接連接到電源電壓為3V至5V的微控制器。

如果要求包含需要節(jié)點(diǎn)隨時(shí)待命（即使內(nèi)部VIO和VCC電源已關(guān)閉）的高速CAN網(wǎng)絡(luò)，尤其用于電池供電系統(tǒng)，管理這些功能使SIT1043成為理想的選擇。

2、SIT1043封裝及引腳說(shuō)明

圖1：SIT1043兩種封裝圖

圖2：SIT1043引腳功能說(shuō)明圖

3、SIT1043芯片特性

圖3：SIT1043特性圖

4、SIT1043低功耗模式

圖4：SIT1043五種低功耗模式及功耗

5、SIT1043故障診斷及標(biāo)志位

圖5：SIT1043標(biāo)志位及對(duì)應(yīng)的故障指示圖

6、SIT1043典型控制應(yīng)用

圖6：SIT1043典型5V與3.3V系統(tǒng)控制應(yīng)用圖

二、SIT1043 CAN收發(fā)器在汽車 ECU中的典型應(yīng)用

ECU最常見的有：EMS（Engine Mangement System）發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，TCU（Transmision Control Unit）自動(dòng)變速箱控制單元，BCM（Body Control Module）車身控制模塊，ESP（Electronic Stability Program）車身電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，BMS（Battery Management System）電池管理系統(tǒng)，VCU（Vehicle Control Unit）整車控制器等。隨著ECU控制范圍已經(jīng)擴(kuò)張到巡航控制、燈光控制 、安全氣囊控制 ,懸架控制、燃油加熱控制、排氣控制、制動(dòng)控制、EGR和增壓壓力控制等等。下面我們來(lái)介紹SIT1043在車門控制模塊中的應(yīng)用。在汽車車門模塊設(shè)計(jì)中，其技術(shù)需求： ?有限布板空間中的高性能電子設(shè)備； ?超少的傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射； ?驅(qū)動(dòng)高電流負(fù)載的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低功率耗散； ?全面診斷識(shí)別故障。 在下圖7中，我們選用SIT1043 CAN收發(fā)器來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)功耗控制管理。當(dāng)車門ECU節(jié)點(diǎn)在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有傳感器故障告警，外部開關(guān)量也沒(méi)有輸入且CAN總線為空閑狀態(tài)時(shí)，MCU可控制SIT1043的EN=H；STB=L；使能SIT1043進(jìn)入睡眠模式，SIT1043進(jìn)入睡眠模式時(shí)，內(nèi)部模式控制電路將SIT1043自動(dòng)切換到由VBAT 供電。當(dāng)SIT1043進(jìn)入睡眠模式后，SIT1043的INH引腳默認(rèn)為高阻態(tài)，此時(shí)通過(guò)外部電路的下拉電阻使能LDO的EN=L，從而關(guān)斷LDO的+5V電源輸出，系統(tǒng)進(jìn)一步關(guān)閉MCU供電，使車門ECU節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)功耗達(dá)到最低。當(dāng)車門ECU節(jié)點(diǎn)有傳感器故障有告警，或外部開關(guān)量有輸入或CAN總線有數(shù)據(jù)通信時(shí)，SIT1043 CAN芯片被喚醒，同時(shí)SIT1043的INH引腳輸出高電平，使能LDO的EN=1，這時(shí)開啟系統(tǒng)+5V給MCU與SIT1043正常上電。MCU正常上電初始化后，可根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集判斷處理，來(lái)控制SIT1043的各種工作模式。通過(guò)這種系統(tǒng)節(jié)電模式管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)工作時(shí)只有CAN通信與開關(guān)中斷部分電路低功耗監(jiān)聽，其它電路電源全部關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)大大降低系統(tǒng)功耗，減少電池能量損耗。在系統(tǒng)MCU正常運(yùn)行時(shí)，MCU可通過(guò)SIT1043此時(shí)對(duì)應(yīng)引腳輸出電平與執(zhí)行的操作（具體參考圖5），獲取當(dāng)前工作狀態(tài)標(biāo)志位，確定CAN網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)，記錄并鎖定CAN節(jié)點(diǎn)的故障原因，便于系統(tǒng)故障診斷分析。

圖7：汽車車門電路控制系統(tǒng)框圖

審核編輯：郭婷