Beatrice Fankem

系統(tǒng)基礎(chǔ)晶片 (SBC) 最簡單的形式，是將控制器區(qū)域網(wǎng)路 (CAN) 或區(qū)域互連網(wǎng)路 (LIN) 收發(fā)器與電源管理元件整合的半導(dǎo)體。電源管理元件可以是低壓差穩(wěn)壓器 (LDO)、DC/DC 轉(zhuǎn)換器，或兩者兼具。

SBC 有助於減少元件和收發(fā)器佔(zhàn)用空間，特別是在應(yīng)用需要額外電源或有佈局限制時(shí)。TI SBC 還可以降低系統(tǒng)能耗，從而延長電池壽命並降低功耗。

在深入探討 SBC 之前，我們先關(guān)心一下 CAN 或 LIN 收發(fā)器。這兩種收發(fā)器都是匯流排介面，可透過纜線為各自的技術(shù)提供各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通訊。收發(fā)器從處理器 A 取得單端資訊，並將其轉(zhuǎn)換為透過纜線傳輸?shù)牟顒?dòng)訊號(hào)。接收收發(fā)器接收差動(dòng)訊號(hào)，將其轉(zhuǎn)換回單端，再傳送至處理器 B 以進(jìn)行進(jìn)一步動(dòng)作。

儘管市面上有基本 CAN 和 LIN 收發(fā)器，但仍可透過增加保護(hù)來進(jìn)行強(qiáng)化，同時(shí)降低設(shè)計(jì)複雜性、空間與成本。?這些功能通常包括匯流排故障保護(hù)、靜電放電保護(hù)以及透過 1.8V 至 3.3V 或 5V 輸入/輸出 (也稱爲(wèi) ?V_IO) 向處理器傳送和接收資料的能力。

對(duì)於汽車和工業(yè)設(shè)計(jì)人員來說，SBC 的高整合度和更高的可靠性可以為任何使用 CAN 或 LIN 以及電壓穩(wěn)壓器的系統(tǒng)提供更輕、成本更低的設(shè)計(jì)。

根據(jù)整合程度，SBC 主要分為三類：

• 通用 SBC 包括匯流排介面 (CAN、LIN 或兩者) 和 LDO，其輸出電壓可為系統(tǒng)中的其他元件供電。這種類型的 SBC 還可包括序列週邊介面 (SPI) 或用於主機(jī)功能配置的針腳控制、基礎(chǔ)監(jiān)視計(jì)時(shí)器和喚醒針腳。
• 中階 SBC 整合了增強(qiáng)功能，可進(jìn)一步減少電路板佔(zhàn)用空間。這些功能包括多個(gè)功率元件、高壓側(cè)開關(guān)、多個(gè)喚醒針腳、跛行針腳和可設(shè)定的監(jiān)視計(jì)時(shí)器。有些會(huì)配備多個(gè) LIN 或 CAN 收發(fā)器，或是提供擴(kuò)充匯流排介面的選項(xiàng)，並支援通道擴(kuò)充。功率元件可以是輸出電流 >250mA 的 DC/DC，也可以是支援高達(dá) 250mA 電流的 LDO。
• 進(jìn)階 SBC 提供特殊功能，這些功能根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的需求而有所不同。例如，整合 CAN 控制器和收發(fā)器 (也稱為 SPI 至 CAN 彈性資料速率 (FD) 控制器 SBC) 可以輕鬆與未整合 CAN 控制器的主機(jī)或需要額外 CAN 通道的主機(jī)配對(duì)。

讓我們回顧一下 TI SBC 的一些範(fàn)例，它們的主要特性和優(yōu)點(diǎn)。

?TCAN11623-Q1 通用 SBC 整合了 CAN FD 收發(fā)器、喚醒針腳和 3V、70mA LDO 輸出，而 TCAN11625-Q1 則支援 5V、100mA LDO 輸出。?LDO 負(fù)責(zé)為外部小負(fù)載供電，而外部元件則可以使用喚醒針腳來喚醒節(jié)點(diǎn)。TCAN11623-Q1 系列產(chǎn)品具有自供電功能，因此無需額外的電壓軌來為 SBC 供電。

TLIN1431-Q1 中階 SBC 包括 LIN 收發(fā)器、監(jiān)視計(jì)時(shí)器、高壓側(cè)開關(guān)、喚醒針腳和 125mA LDO。TLIN1431-Q1 還支援通道擴(kuò)充，讓您可以透過新增和控制外部 LIN 或 CAN FD 收發(fā)器來靈活地?cái)U(kuò)充系統(tǒng)，而無需使用處理器的其他通用輸入/輸出。圖 2 是 TLIN1431-Q1 與 TCAN11623-Q1 的基本方塊圖。通道擴(kuò)充功能可讓設(shè)計(jì)人員為系統(tǒng)中的小負(fù)載增加一個(gè) CAN 通道和另一個(gè)電源。

?TCAN4550-Q1 進(jìn)階 SBC 將 CAN FD 控制器和 CAN FD 收發(fā)器結(jié)合在一個(gè)封裝中。它包括一個(gè)本地喚醒針腳、一個(gè)監(jiān)視計(jì)時(shí)器和一個(gè) 70mA LDO 輸出。?TCAN4550-Q1 為任何沒有 CAN 介面的主機(jī)增加了 CAN 通訊能力，並允許一個(gè)額外的 CAN 通道。它還彌補(bǔ)了從傳統(tǒng) CAN 到 CAN FD 的差距。圖 3 顯示了 TCAN4550-Q1 的基本方塊圖及其透過 SPI 與主機(jī)處理器的連線。

TCAN4550-Q1 提供了額外的功能，包括支援 1.8V、3.3V 和 5V 的 V_IO、喚醒、抑制和逾時(shí)監(jiān)視功能，可以啟用通常無法使用的處理器功能。

TI 已針對(duì)電路板空間、系統(tǒng)成本和電源效率將其 CAN 和 LIN SBC 最佳化。此外，TI 也使設(shè)計(jì)人員能夠透過文件滿足功能安全合規(guī)性，並滿足汽車原始設(shè)備製造商的排放和製造要求。

結(jié)論

?對(duì)於任何需要匯流排通訊介面且需要為系統(tǒng)中其他元件供電的系統(tǒng)，SBC 是最佳解決方案。SBCS 根據(jù)收發(fā)器類型、輸出電壓和電流來源提供多種選項(xiàng)。?TI 定義了 SBC 架構(gòu)，以滿足廣泛的汽車和工業(yè)應(yīng)用要求。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)其特定系統(tǒng)需求來配置 SBC。

SBC 將根據(jù)市場需求不斷發(fā)展，並由 CAN 和 LIN 標(biāo)準(zhǔn)提供支援，以滿足不斷變化的市場環(huán)境需求。

其他資源

• 如需更多有關(guān) TCAN4550-Q1 中整合式 LDO 的資訊，請(qǐng)參閱應(yīng)用報(bào)告「了解 TCAN4550-Q1 中的 LDO 性能」。
• 閱讀技術(shù)文章「離散式 SBC：適用於任何應(yīng)用的多功能可擴(kuò)充解決方案」。
• 閱讀技術(shù)文章「探索 CAN FD 與速度無關(guān)的優(yōu)勢」。