芯力特具有超低功耗國產SIT1043Q CAN收發器在汽車ECU中的應用

發布日期：2022-11-14發布者：芯力特 分享到:

ECU是全稱Electronic Control Unit的縮寫，即電子節點控制單元，泛指汽車上所有電子控制系統。隨著新能源及自動駕駛汽車車上電子元件的日益增多,線路也越來越復雜，現在汽車上多個ECU之間的數據交換是通過CAN總線連接起來的,通過它將整車的ECU形成一個網絡系統。當汽車啟動時，如果所有ECU都正常工作會導致電池的無用消耗。為了更好的去利用整車的能源，防止出現不必要的電池能量浪費，CAN網絡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網絡節點類型劃分為兩大類：ECU本地喚醒與ECU CAN總線遠程喚醒：

1.  本地喚醒：喚醒源來源于自身模塊，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：ECU始終保持After-Running狀態，當檢測到本地喚醒源之后，主控器器就會開啟CAN網絡通信；

2.  遠程喚醒：喚醒源來源于自身ECU節點所在的網絡報文，該節點可以處于完全睡眠狀態，一般無能量消耗。這種喚醒的特點：只有當CAN收發器監控到總線電平變化或者特定報文時，就會接通CAN芯片INH引腳控制LDO給到主控芯片上電，從而喚醒ECU節點。芯力特公司的SIT1043Q CAN收發器兼容以上兩種喚醒功能，下面我們來對SIT1043Q做個簡單的介紹。

一、SIT1043Q CAN收發器介紹

1.    SIT1043Q功能概述

SIT1043Q是一款高速CAN收發器，可在控制器局域網(CAN)協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收發器，相比第一代SIT1040和第二代SIT1042器件，有明顯的改進。SIT1043Q實現了當前ISO1189-2：2016標準中定義的CAN物理層，包括CAN FD最新規定了用于定義循環延遲對稱性的新增 時序參數。其提供改進的電磁兼容性(EMC)性能、極低的功耗和電源電壓關閉時的無源性能。其功能還包括：

① 低功耗電源管理控制整個節點的電源，支持本地和遠程喚醒并具有喚醒源識別功能；

② 多種保護和診斷功能，包括總線線路短路檢測和電池連接檢測；

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點隨時待命（即使內部VIO和VCC電源已關閉）的高速CAN網絡，尤其用于電池供電系統，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故障診斷及標志位

圖5：SIT1043Q標志位及對應的故障指示圖

6.    SIT1043Q典型控制應用

圖6：SIT1043Q典型5V與3.3V系統控制應用圖

二、SIT1043Q CAN收發器在汽車ECU中的典型應用

ECU最常見的有：EMS（Engine Mangement System）發動機管理系統，TCU（Transmision Control Unit）自動變速箱控制單元，BCM（Body Control Module）車身控制模塊，ESP（Electronic Stability Program）車身電子穩定控制系統，BMS（Battery Management System）電池管理系統，VCU（Vehicle Control Unit）整車控制器等。隨著ECU控制范圍已經擴張到巡航控制、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用。在汽車車門模塊設計中，其技術需求：

① 有限布板空間中的高性能電子設備；

② 超少的傳導發射和輻射發射；

③ 驅動高電流負載的同時實現低功率耗散；

④ 全面診斷識別故障。

在下圖7中，我們選用SIT1043Q CAN收發器來進行系統功耗控制管理。當車門ECU節點在一定時間內沒有傳感器故障告警，外部開關量也沒有輸入且CAN總線為空閑狀態時，MCU可控制SIT1043Q的EN=H；STB=L；使能SIT1043Q進入睡眠模式，SIT1043Q進入睡眠模式時，內部模式控制電路將SIT1043Q自動切換到由VBAT 供電。當SIT1043Q進入睡眠模式后，SIT1043Q的INH引腳默認為高阻態，此時通過外部電路的下拉電阻使能LDO的EN=L，從而關斷LDO的+5V電源輸出，系統進一步關閉MCU供電，使車門ECU節點系統功耗達到最低。當車門ECU節點有傳感器故障有告警，或外部開關量有輸入或CAN總線有數據通信時，SIT1043Q CAN芯片被喚醒，同時SIT1043Q的INH引腳輸出高電平，使能LDO的EN=1，這時開啟系統+5V給MCU與SIT1043Q正常上電。MCU正常上電初始化后，可根據系統數據采集判斷處理，來控制SIT1043Q的各種工作模式。通過這種系統節電模式管理，實現系統無工作時只有CAN通信與開關中斷部分電路低功耗監聽，其它電路電源全部關閉，從而實現大大降低系統功耗，減少電池能量損耗。在系統MCU正常運行時，MCU可通過SIT1043Q此時對應引腳輸出電平與執行的操作（具體參考圖5），獲取當前工作狀態標志位，確定CAN網絡的工作狀態，記錄并鎖定CAN節點的故障原因，便于系統故障診斷分析。

圖7：汽車車門電路控制系統框圖