芯力特具有超低功耗國產(chǎn)SIT1043Q CAN收發(fā)器在汽車ECU中的應(yīng)用

發(fā)布日期：2022-11-14發(fā)布者：芯力特 分享到:

ECU是全稱Electronic Control 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CAN總線連接起來的,通過它將整車的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：

1.  本地喚醒：?jiǎn)拘言磥碓从谧陨砟K，比如常說的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；

2.  遠(yuǎn)程喚醒：?jiǎn)拘言磥碓从谧陨鞥CU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SIT1043Q CAN收發(fā)器兼容以上兩種喚醒功能，下面我們來對(duì)SIT1043Q做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

一、SIT1043Q CAN收發(fā)器介紹

1.    SIT1043Q功能概述

SIT1043Q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。SIT1043Q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)。SIT1043Q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)的無源性能。其功能還包括：

① 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；

② 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)；

③ 可以直接連接到電源電壓為3 V至5 V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SIT1043Q成為理想的選擇。

2.    SIT1043Q封裝及引腳說明

圖1：SIT1043Q兩種封裝圖

圖2：SIT1043Q引腳功能說明圖

3.    SIT1043Q芯片特性

圖3：SIT1043Q特性圖

4.    SIT1043Q低功耗模式

圖4：SIT1043Q五種低功耗模式及功耗

5.    SIT1043Q故障診斷及標(biāo)志位

圖5：SIT1043Q標(biāo)志位及對(duì)應(yīng)的故障指示圖

6.    SIT1043Q典型控制應(yīng)用

圖6：SIT1043Q典型5V與3.3V系統(tǒng)控制應(yīng)用圖

二、SIT1043Q 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。下面我們來介紹SIT1043Q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：

① 有限布板空間中的高性能電子設(shè)備；

② 超少的傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射；

③ 驅(qū)動(dòng)高電流負(fù)載的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低功率耗散；

④ 全面診斷識(shí)別故障。

在下圖7中，我們選用SIT1043Q CAN收發(fā)器來進(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)沒有傳感器故障告警，外部開關(guān)量也沒有輸入且CAN總線為空閑狀態(tài)時(shí)，MCU可控制SIT1043Q的EN=H；STB=L；使能SIT1043Q進(jìn)入睡眠模式，SIT1043Q進(jìn)入睡眠模式時(shí)，內(nèi)部模式控制電路將SIT1043Q自動(dòng)切換到由VBAT 供電。當(dāng)SIT1043Q進(jìn)入睡眠模式后，SIT1043Q的INH引腳默認(rèn)為高阻態(tài)，此時(shí)通過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)，SIT1043Q CAN芯片被喚醒，同時(shí)SIT1043Q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SIT1043Q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，來控制SIT1043Q的各種工作模式。通過這種系統(tǒng)節(jié)電模式管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無工作時(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SIT1043Q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