CAN(FD)收发器选型及替换指南(一)
文章目录
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- 1. NXP的CAN(FD)收发器介绍
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- Basic CAN(FD)
- Standby mode CAN(FD)
- Standby mode CAN(FD) + Dual channel
- Standby mode CAN(FD) + Isolation
- Standby mode CAN(FD) + SIC
- Sleep mode CAN(FD)
- Sleep mode CAN(FD) + SIC
- Sleep mode CAN(FD) + Partial networking
- Fault-tolerant CAN
- Single Wire CAN
- 总结
- 2. TI的CAN(FD)收发器介绍
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- 5V CAN(FD)收发器
- 3.3V CAN收发器
- 3. Infenion的CAN(FD)收发器介绍
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- 不带wake-up功能
- 带wake-up功能
- 4. ON的CAN(FD)收发器
由于工作原因，对NXP的CAN(FD)收发器了解更多，介绍的也会更全面。TI等其他几家的CAN收发器信息主要来源于官网和数据手册，有不足之处还请后台留言指出
对于很多汽车电子工程师来说，CAN收发器可以说是既熟悉又陌生。熟悉指的是经常会用到TJA1042，TCAN1042等芯片；陌生指的是，一旦客户对收发器提出新的需求如功耗更低，过滤唤醒报文，低速容错等，顿时不知道该换何种型号了，毕竟一个“简单”用惯了的芯片，谁会花心思研究它呢。
对于汽车零部件供应商的采购来说，今年应该是最头痛的一年了。因为缺芯的缘故，协调外部资源不停的寻找替换料，协调内部资源审核物料是否可用，沟通时间比往年多了很多。
正是看到了上面这些情况，笔者决定结合自己所学以及网上的资料，整理了NXP，TI，Infenion和ON的各类CAN收发器的特性和功能，方便电子工程师快速选到自己所需的CAN收发器。同时，我以NXP常用的CAN收发器为参照，整理了TI，infenion和ON对应的替换型号以及替换注意事项。
CAN和CAN FD的物理层作用是一样的，都是将3.3V/5V的逻辑信号转换成差分信号，只是CAN的最高速率是1Mbps，CAN FD的最高速率是8Mbps。新出的收发器一般都是CAN和CAN FD同时支持的，只是型号尾缀不一样。
1. NXP的CAN(FD)收发器介绍
提到CAN(FD)收发器，NXP一直都是这个领域的领头羊，也是其他做CAN收发器的芯片厂家模仿的对象，目前为止，NXP还是这个领域的第一。下面将根据CAN(FD)收发器的功能分类进行介绍。
Basic CAN(FD)
Basic CAN(FD)收发器，顾名思义，就是基础CAN(FD)收发器，通常有一个控制引脚用来切换Normal mode和Silent mode，不带有低功耗模式。一般符合11898-2的标准，电平标准如下（摘自NXP的应用笔记AH1014）：
Basic CAN(FD)收发器根据CANH和CANL的耐压不同分为两类（以TJA1057为例，如下图），一种是支持12V系统的，用在乘用车上，耐压<42V；一种是12V和24V系统都支持的，也可以用在商用车上，耐压58V。
基础版收发器一般用在不需要待机休眠的产品上，如发动机ECU，变速箱TCU，底盘控制模块CCM，电子助力转向EPS等。
主要型号如下：
- 12V系统：TJA1050，TJA1057和TJA1441，由于TJA1050属于老产品，性能偏弱且不支持CAN FD，不推荐使用。TJA1441是今年刚刚量产的，供电范围由于TJA1057，有一个子系列TJR1441达到AEC-Q100 Grade 0等级，支持150℃的环境温度。
- 12/24V系统：TJA1051，如果新项目用于乘用车，推荐换成TJA1057，因为EMC性能做过优化，EMC要求不是特别高的情况下，可以省去共模电感。
Standby mode CAN(FD)
此收发器相比基础版本增加了standby的低功耗模式，此模式的功耗在10uA左右，如下图所示（以TJA1044为例）。同时CAN收发器处在standby模式时会开启CAN总线唤醒功能，当CAN总线上有数据时，RXD会产生从高到低的跳变沿，此跳变沿可以被MCU用来做唤醒源。
Standby CAN收发器相比基础版本除了增加低功耗模式之外，还增加了一个split引脚（TJA1040和TJA1042），主要是解决CAN总线信号对称性不好的情况。如果是终端节点，建议120Ω的终端电阻分成两个60Ω串联，并接上split引脚，如果不是终端节点，换成两个1.3kΩ的电阻串联，或者使用车厂指定的值。如下是TJA1042T的推荐电路图。TJA1044因为内部做了优化，不在需要split引脚。
此种收发器一般用在KL30（长电）和KL15同时供电的产品上，如仪表，中控，导航等产品。
主要型号如下：
- 12V系统：TJA1040，TJA1044和TJA1442，TJA1040不推荐新项目使用，TJA1442是新产品，子系列TJR1442支持150℃环境温度。
- 12/24V系统：TJA1049和TJA1042，TJA1049很少有客户使用，但是TJA1042是目前市场上用的最多CAN收发器之一，如果目标应用是12V系统的，建议切换到TJA1044，尤其是TJA1044G版本，可以裸板过class 5。
Standby mode CAN(FD) + Dual channel
两路CAN通道的standby CAN收发器，使用的客户不多，我只看到一些做毫米波雷达的客户使用。
主要型号如下：
- 12V系统：TJA1046和TJA1448，TJA1448是今年刚刚量产的，相比TJA1046，供电范围更宽，standby模式下功耗更低，也有Gtade 0等级的TJR1448。
- 12/24V系统：TJA1059和TJA1048，TJA1059用的客户相对多一些。
Standby mode CAN(FD) + Isolation
带隔离功能的CAN收发器，在MCU和CAN总线之间提供隔离接口，防止汽车内的高压通过CAN总线传递到低压区域，芯片框图如下（以TJA1052i为例）。
一般新能源车内和高压电池包有连接的产品会用到此芯片，如空调压缩机的控制器等。
主要型号如下：
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12V系统：暂无
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12/24V系统：TJA1052i，现在也有许多客户使用隔离芯片加TJA1042/TJA1044的分立方案替代TJA1052i，或者使用国产的模块方案。
Standby mode CAN(FD) + SIC
虽然很多CAN收发器已经升级到可以支持CAN FD，但是和之相连的CAN总线线束并没有随之提升，一旦CAN FD通信速率达到2Mbps或者更高，振铃会非常大，影响信号传输质量。NXP推出的带SIC（Signal Improvement Capability）功能的TJA146x芯片可以很好的解决该问题。
目前长安车厂会建议他们的供应商使用NXP的TJA146x芯片用于高速率的CAN FD通信。
主要型号如下：
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12系统：TJA1462，对于2Mbps及以上的CAN FD通信，强烈推荐客户使用TJA146x系列，如下是传统CAN收发器和TJA1462在2Mbps CANFD通信下的对比图（详情参考NXP的应用笔记AH2002第15章节）：
- 12V/24V系统：暂无
Sleep mode CAN(FD)
standby模式下的功耗已经很低了，如果车厂要求功耗做的更低，或者要求支持本地唤醒，此时就需要使用带sleep模式，INH引脚和wake引脚的收发器了。
以TJA1043为例，如下面应用电路图，当MCU配置TJA1043进入sleep模式之后，INH引脚拉低，LDO关闭输出，MCU关闭不消耗电流。当CAN总线有唤醒信号，或者wake引脚有跳变沿，INH引脚被拉高，LDO打开输出，MCU启动并配置TJA1043进入Normal模式接收CAN报文。
TJA1043增加了诊断引脚ERR，不过由于限制条件太多，不推荐使用。
主要型号如下：
- 12V系统：TJA1041(A)和TJA1443A，TJA1041产品较老，推荐使用新产品TJA1443，同样也有Ta=150℃的TJR1443A。
- 24V系统：TJA1043(A)，推荐使用TJA1043A，价格更好。
Sleep mode CAN(FD) + SIC
主要型号如下：
- 12V系统：TJA1463，Ta=150℃的型号为TJR1463
- 24V系统：
Sleep mode CAN(FD) + Partial networking
像T-BOX这类应用，一般对低功耗的要求更严格，如果使用TJA1043这类收发器，一旦被和自己不相关的CAN报文唤醒之后，需要软件进行判断处理，尽快的再次进入休眠模式。此时就对CAN收发器提出了新的功能需求，既局部网络唤醒功能，相关标准为11898-6:2013。NXP支持该功能的收发器为TJA1145，可以通过SPI接口配置唤醒报文的速率，ID和数据，不满足条件的CAN报文无法唤醒TJA1145。
需要提醒的是，TJA1145不支持CAN FD的局部网络唤醒功能，如果TJA1145被用于CAN FD总线中，需要选用TJA1145T/FD and TJA1145TK/FD，其他型号接收到CAN FD的唤醒信号会识别为错误信号。
主要型号如下：
- 12V系统：暂无
- 24V系统：TJA1145(A)，TJA1145马上停产，建议使用TJA1145A。
Fault-tolerant CAN
有些车厂对于一些安全性比较高的场合会使用低速容错CAN总线，要求供应商使用的CAN收发器满足标准11898-3。低速容错CAN和普通CAN不一样，最高速率只有125K bps，且CAN总线断了任意一根之后，仍可以使用另一个线继续通信。低速从错CAN的电平标准如下图（摘自NXP的应用笔记AH0801），和普通CAN的电平标准不一样。
主要型号如下：
12V系统：TJA1054(A)，暂未遇到使用的客户。
12V/24V系统：TJA1055，有客户给车厂PSA做的中控项目用到过。
Single Wire CAN
MC88987是单总线CAN收发器，但笔者只在一些代工客户的BOM表上见过，具体应用场景不太了解。
总结
上面陆陆续续把NXP的CAN收发器介绍完了，为了方便大家查阅，我整理了一张表格，如下图所示：
2. TI的CAN(FD)收发器介绍
TI的CAN收发器在市场上的份额也比较大，并且做了很多和NXP引脚兼容，命名相似的产品，大家见的最多的应该就是TCAN1042了。
TI的官网的官网将其CAN收发器分成了四类，如下图所示：
笔者每个分类都点进去看了一下，其实相互之间很多重合，个人感觉就是5V CAN(FD)收发器和3.3V CAN(FD)收发器两大类，由于笔者对工业场景下的CAN收发器应用不是很了解。下面主要介绍汽车 CAN收发器。
5V CAN(FD)收发器
TI的汽车级5V CAN(FD)收发器大概两种，一种是和NXP做引脚兼容的，一种是增加新特性的。
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和NXP做兼容的型号主要有
- 基础类：SN65HVDA1050A-Q1，TCAN1051，TCAN1057
- 支持Standby：SN65HVD1040-Q1，TCAN1042，TCAN1044
- 双通道Standby：TCAN1046，TCAN1048，
- 隔离Standby：ISO1042-Q1（总线耐压更高，达到±70V）
- 支持sleep：TCAN1043，TCAN1463
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增加新特性的型号主要有：
- 内部自带5V电源的：TCAN1162-Q1
- IO口电平支持1.8V的：TCAN1044AV-Q1，TCAN1057AV-Q1，TCAN1046AV-Q1
- 增加看门狗和LIMP功能的：TCAN1144-Q1，TCAN1146-Q1
- 集成CAN FD控制器的：TCAN4550-Q1
- 总线耐压达到±70V的，TCAN1042H，TCAN1044H这类带H尾缀的
3.3V CAN收发器
TI还有3.3V的CAN收发器，和5V CAN收发器的总线电平对比如下：
汽车级的3.3V CAN收发器如下图所示，不过笔者没怎么遇到使用3.3V CAN总线的车厂，一般现在MCU是3.3V供电的，也会选择带Vio引脚的5V CAN收发器，Vio引脚和MCU来自同一个供电源就可以了。
3. Infenion的CAN(FD)收发器介绍
Infenion的CAN收发器笔者在客户端见的比较少，但是他家的CAN SBC用的人很多。后来跟代理infenion的销售朋友了解了下，他家的CAN收发器其实用的人也不少，所以这里也花些篇幅介绍下。
从Infeion官网下载的选型手册看，主要分为带wake-up功能和不带wake-up功能两类收发器，如下图所示：
不带wake-up功能
不带wake-up功能的CAN(FD)收发器的主要型号如下图：
带wake-up功能
带wake-up功能的CAN(FD)收发器的主要型号如下图：
4. ON的CAN(FD)收发器
ON的收发器种类相比NXP和TI不算太多，基本都是和NXP做引脚兼容，命令也比较相似。
- 基础类：NCV7351，NCV7357
- 支持Standby：NCV7340，NCV7342，NCV7344，NCV7349
- 双通道Standby：NCV7441，NCV7446
- 支持sleep：NCV7341，NCV7343
- 单线CAN：NCV7356
由于精力有限，有关替换部分还未整理完毕，就放在下篇文章介绍了，敬请期待。如果觉得文章对你有用，不妨点个再看！！！
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