EV/HEV功能安全系統(tǒng)中的TCAN4550以及TPS3702的應(yīng)用

大家好，隨著這些年的發(fā)展，越來越的汽車級(jí)應(yīng)用中，都增加了功能安全等級(jí)要求這一概念。在這種發(fā)展趨勢(shì)下，越來越多的帶有功能安全特性的處理器以及外圍的系統(tǒng)設(shè)計(jì)都會(huì)被重點(diǎn)關(guān)注。一般來說，在車載充電機(jī)，DCDC變換器，汽車牽引驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)中，對(duì)于已有現(xiàn)成方案的客戶來說，如何在系統(tǒng)中增加一些功能安全的設(shè)計(jì)，讓整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到ASIL-B或者是ASIL-C甚至是ASIL-D，往往是大家關(guān)注的重點(diǎn)。TI目前所推廣的Hercules系列功能安全處理器TMS570 可以達(dá)到ASIL-D的功能安全等級(jí)，是一套在維持原本設(shè)計(jì)架構(gòu)基礎(chǔ)不變的基礎(chǔ)上，增加功能安全設(shè)計(jì)較為優(yōu)化的方案。但隨著車載系統(tǒng)的發(fā)展，CAN FD的需求被不斷的提出，這使得一些沒有CAN FD內(nèi)置控制器的設(shè)計(jì)方案面臨很大的短板。本文接下來重點(diǎn)介紹的TCAN4550-Q1方案，可以很好的解決在沒有CAN FD控制器的控制器設(shè)計(jì)中，增加CAN FD功能，或者是在CAN FD接口數(shù)目不夠用的場(chǎng)景下，額外增加一路CAN FD通訊的方案。

TCAN4550-Q1是一個(gè)內(nèi)置了CAN FD PHY的SPI轉(zhuǎn)CAN FD的控制器，通過了AEC Q100的認(rèn)證，內(nèi)置watchdog，+/- 58V BUS Fault Protection。支持ISO 11898- 1_2015 和 Bosch M-CAN Revision 3.2.1.1，并且可以達(dá)到ISO 11898-2_2016的要求。最高速率可達(dá)5Mbps，SPI時(shí)鐘頻率最高20MHz。TCAN4550-Q1的休眠喚醒支持遠(yuǎn)程喚醒模式，通過CAN總線上發(fā)送ISO Wake Up Pattern（WUP）即可實(shí)現(xiàn)。

介紹到這里，相信大家對(duì)TCAN4550-Q1的功能大致上有了個(gè)理解，對(duì)CPU側(cè)的通訊是SPI，外部出去的數(shù)據(jù)即為CAN FD的接口。接下來大家可能會(huì)比較關(guān)心的問題是在一個(gè)功能安全體系中，如何進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)來保障其功能安全的特性，達(dá)到一定的ASIL等級(jí)呢。

在使用TCAN4550-Q1的系統(tǒng)體系中，我們可以抽象出如下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，Node 1即為我們目前的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在這個(gè)系統(tǒng)中，我們需要注意三個(gè)部分：

Host MCU： 這個(gè)部分一般為功能安全處理器，比如TMS570等，一般本身從device level就具有功能安全等級(jí)的認(rèn)證，并可會(huì)提供相關(guān)的功能安全手冊(cè)等，以確認(rèn)使用其設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以達(dá)到功能安全等級(jí)的目標(biāo)。

TCAN4550-Q1：即CAN FD通訊部分，TI即將release這部分的認(rèn)證以及相關(guān)的功能安全手冊(cè)材料，以確認(rèn)其可以在系統(tǒng)中達(dá)到相應(yīng)的功能安全等級(jí)。

SPI通訊：這個(gè)部分更多的是從系統(tǒng)通訊的角度上，去認(rèn)證其數(shù)據(jù)的完整性，和一般的SPI通訊設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)并沒有差異?？捎煤?jiǎn)單的冗余傳遞，再在MCU側(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)來證實(shí)其數(shù)據(jù)完整性。

目前我們看到的痛點(diǎn)問題，除了CAN FD的支持外，還有一個(gè)問題，就是對(duì)于現(xiàn)成的C2000或者是希望使用獨(dú)立電源解決方案的系統(tǒng)中，如何應(yīng)對(duì)供電不穩(wěn)定，而防止CPU出現(xiàn)異常的行為。目前TPS3702系列電壓監(jiān)控產(chǎn)品可以很好的排查對(duì)CPU供電方面不穩(wěn)定情況，應(yīng)用起來也非常簡(jiǎn)單。

TPS3702可以及時(shí)檢測(cè)到過壓以及欠壓的情形，并反饋給LDO/DCDC或者是相應(yīng)的處理器側(cè)。

在多路的電壓監(jiān)控場(chǎng)景下，可能需要多個(gè)TPS3702，需要提出的是TPS3702針對(duì)于不同的電壓檢測(cè)會(huì)有不同的尾綴料號(hào)。

最后，針對(duì)于TPS3702系列的電壓監(jiān)控產(chǎn)品，除了多種監(jiān)控電壓等級(jí)的選擇外，功能選型上也有較為豐富的選擇。比如說TPS3850，為單通道電壓監(jiān)控并帶有window watch dog功能；雙通道電壓監(jiān)控的有TPS3086/7；三通道的TPS3306/7；四通道的TPS386xxx；還有單獨(dú)過壓/欠壓的監(jiān)控產(chǎn)品。

審核編輯：郭婷