Beatrice Fankem

最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片 (SBC) 是集成控制器局域網(wǎng) (CAN) 或本地互連網(wǎng)絡(luò) (LIN) 收發(fā)器以及電源管理元件的半導(dǎo)體。電源管理元件可以是低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 和/或直流/直流轉(zhuǎn)換器。

SBC 有助于減少元件和收發(fā)器占用空間，尤其是在應(yīng)用需要額外功率或布局受限的情況下。TI SBC 還可以降低系統(tǒng)中的能耗，從而延長(zhǎng)電池壽命并降低功率耗散。

在深入探討 SBC 之前，我們先了解一下 CAN 或 LIN 收發(fā)器。這兩個(gè)收發(fā)器都是總線接口，在其各自所使用的技術(shù)中通過電纜進(jìn)行節(jié)點(diǎn)之間的通信。收發(fā)器從處理器 A 獲取單端信息并將其轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，然后通過電纜傳輸。接收器接收差分信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換回單端信號(hào)，然后將其發(fā)送到處理器 B 以執(zhí)行進(jìn)一步操作。

盡管市面上已有許多基礎(chǔ) CAN 和 LIN 收發(fā)器，不過，我們?nèi)钥梢酝ㄟ^增加保護(hù)功能來改進(jìn)這些收發(fā)器，同時(shí)降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性、減小空間和優(yōu)化成本。這些功能通常包括總線故障保護(hù)、靜電放電保護(hù)以及通過 1.8V 至 3.3V 或 5V 輸入/輸出（也稱為 V_IO）向處理器發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能力。

對(duì)于汽車和工業(yè)設(shè)計(jì)人員而言，SBC 的高集成度和更高的可靠性有助于為任何使用 CAN 或 LIN 以及電壓穩(wěn)壓器的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更輕、成本更低的設(shè)計(jì)。

根據(jù)集成度，SBC 主要分為三類：

• 通用 SBC 包括總線接口（CAN 和/或 LIN）和 LDO（具有輸出電壓，用于為系統(tǒng)中的其他元件供電）。這種類型的 SBC 還包括用于從主機(jī)進(jìn)行功能配置的串行外設(shè)接口 (SPI) 或引腳控制、基本看門狗計(jì)時(shí)器和喚醒引腳。
• 中端 SBC 集成了用于進(jìn)一步減小電路板尺寸的增強(qiáng)特性。這些特性包括多個(gè)電源元件、高側(cè)開關(guān)、多個(gè)喚醒引腳、跛行引腳和可配置看門狗計(jì)時(shí)器。有些 SBC 具有多個(gè) LIN 或 CAN 收發(fā)器，或提供擴(kuò)展總線接口的選項(xiàng)，并支持通道擴(kuò)展。電源元件可以是具有 >250mA 輸出電流的直流/直流轉(zhuǎn)換器或支持高達(dá) 250mA 電流的 LDO。
• 高級(jí) SBC 提供特殊功能，這些功能因系統(tǒng)總體需求而異。例如，集成的 CAN 控制器和收發(fā)器（也稱為 SPI 轉(zhuǎn) CAN 靈活數(shù)據(jù)速率 (FD) 控制器 SBC）有助于與沒有集成 CAN 控制器的主機(jī)或需要額外 CAN 通道的主機(jī)輕松配對(duì)。

我們來看看 TI SBC 的一些示例、其主要特性和優(yōu)勢(shì)。

TCAN11623-Q1 通用 SBC 集成了 CAN FD 收發(fā)器、喚醒引腳以及 3V、70mA LDO 輸出，而 TCAN11625-Q1 支持 5V、100mA LDO 輸出。LDO 為外部小負(fù)載供電，而外部元件可使用喚醒引腳來喚醒節(jié)點(diǎn)。TCAN11623-Q1 系列器件具有自供電功能，因此無需使用額外的電壓軌為 SBC 供電。

TLIN1431-Q1 中級(jí) SBC 集成了 LIN 收發(fā)器、看門狗計(jì)時(shí)器、高側(cè)開關(guān)、喚醒引腳和 125mA LDO。TLIN1431-Q1 還支持通道擴(kuò)展，使您能夠通過添加和控制外部 LIN 或 CAN FD 收發(fā)器來靈活地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)，而無需使用處理器的另一個(gè)通用輸入/輸出。圖 2 是 TLIN1431-Q1 的基本方框圖，通過通道擴(kuò)展實(shí)現(xiàn) TCAN11623-Q1。設(shè)計(jì)人員可以利用通道擴(kuò)展功能為系統(tǒng)中的小負(fù)載添加一個(gè) CAN 通道和另一個(gè)電源。

TCAN4550-Q1 高級(jí) SBC 在單個(gè)封裝中整合了 CAN FD 控制器和 CAN FD 收發(fā)器。它包括本地喚醒引腳、看門狗計(jì)時(shí)器和 70mA LDO 輸出。TCAN4550-Q1 將 CAN 通信添加到任何沒有 CAN 接口的主機(jī)，并支持額外的 CAN 通道。它還填補(bǔ)了傳統(tǒng) CAN 與 CAN FD 之間的差距。圖 3 顯示了 TCAN4550-Q1 的基本方框圖及其通過 SPI 到主機(jī)處理器的連接。

TCAN4550-Q1 提供額外的功能，包括 V_IO（支持 1.8V、3.3V 和 5V）、喚醒、抑制以及超時(shí)看門狗，可啟用通常不可用的處理器功能。

TI 已在布板空間、系統(tǒng)成本和功效方面優(yōu)化了 CAN 和 LIN SBC。此外，TI 提供文檔來幫助設(shè)計(jì)人員滿足功能安全合規(guī)性要求，還可助力設(shè)計(jì)人員滿足汽車原始設(shè)備制造商的排放和制造要求。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)于任何需要總線通信接口并需要為系統(tǒng)中其他元件供電的系統(tǒng)，SBC 都是出色的解決方案。根據(jù)收發(fā)器類型、輸出電壓和電流源，SBC 提供多種選項(xiàng)。為了滿足各種汽車和工業(yè)應(yīng)用要求，TI 定義了 SBC 的架構(gòu)。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)其特定系統(tǒng)需求配置 SBC。

SBC 由 CAN 和 LIN 標(biāo)準(zhǔn)提供支持，根據(jù)市場(chǎng)需求持續(xù)改進(jìn)來滿足不斷變化的市場(chǎng)環(huán)境的需求。

其他資源

• 有關(guān) TCAN4550-Q1 中集成式 LDO 的信息，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“分立式 SBC：適用于任何應(yīng)用的多功能、可擴(kuò)展解決方案”。
• 閱讀技術(shù)文章“了解 CAN FD 與速度無關(guān)的優(yōu)勢(shì)”。