廣州金升陽科技有限公司摘 要：將從CAN總線在汽車上的應用與設計，給出可靠的汽車CAN總線解決方案。

　　關鍵詞：CAN；汽車；可靠

　　1 汽車總線系統(tǒng)架構

　　市場調查表明，現(xiàn)如今大部分乘用車都選用基于CAN的網(wǎng)絡，已占據(jù)整個汽車網(wǎng)絡協(xié)議的63%以上。目前汽車上各種基于CAN的網(wǎng)絡通過網(wǎng)關連接在一起（如圖1）。未來，汽車的儀表盤將會是一個局部CAN網(wǎng)絡，同時也兼顧網(wǎng)關的功能。

　　高速CAN網(wǎng)絡主要用于動力系統(tǒng)的通信，傳輸速率在125 kb/s~1 Mb/s 之間，實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊可以使用滿足ISO11898-1、ISO11898-2的CAN模塊收發(fā)器。

　　與此同時，汽車制造商還會利用CAN的多路系統(tǒng)連接車身電子控制單元（ECU）來構建車身網(wǎng)絡的低速子網(wǎng)，速率一般小于125 kb/s。

　　2 物理鏈路設計

　　CAN總線的物理連接如圖2所示，總線兩端均串聯(lián)1個負載電阻RL，用來抑制信號反射，作為系統(tǒng)終端來使用。

　　物理鏈路的設計往往決定傳輸信號的質量、誤碼率，標準化的電氣特性可以減少這些問題的出現(xiàn)。物理介質/連接器設計推薦如表1。

　　3 收發(fā)器可靠性設計

　　媒體相關接口（CAN收發(fā)器）是協(xié)議控制器與物理傳輸線路之間的接口，直接連接傳輸總線側與控制器側，承擔總線側惡劣的環(huán)境/干擾，保護控制側正常運作，收發(fā)器的可靠性設計就變得尤為重要。收發(fā)器的高總線系統(tǒng)可靠性設計主要體現(xiàn)在以下幾點。

　　● 高隔離耐壓設計：當總線側與控制側存在1個極高的干擾電壓時，保護控制側不受影響。

　　● 總線電壓保護設計：需要保證總線共模電壓升高或短路時不受影響。

　　● 高ESD防護設計：在安裝或維修過程中，接觸到的地方可能會產(chǎn)生高電壓、低能量的靜電破壞，整機/模塊需要有抵御 該破壞的能力。

　　● 短路故障保護設計：要求在總線短路（包括對地短路與差分線短路）60 s后，整機能回復正常，這要求收發(fā)器具備輸出短路保護的功能。

　　● 高工作溫度環(huán)境設計：汽車上各部分溫度差異很大，其中壓縮機出氣口的溫度可達到140~150 ℃，如果汽車運行在北方國家或高原地區(qū)，溫度可低至-20 ℃。這要求整個汽車模塊有足夠寬的溫度工作范圍。

　　● 環(huán)境可靠性設計：滿足汽車的可靠性試驗標準，需要滿足的基本試驗有：溫度循環(huán)，溫/濕度綜合試驗，高溫工作壽命，機械沖擊與跌落，鹽霧試驗。為降低整機測試風險，推薦選取本身通過AEC-Q100試驗，并按IATF16949管控的汽車級CAN收發(fā)器產(chǎn)品。

　　4 收發(fā)模塊 EMC 解決方案

　　應用于汽車上的零部件EMC標準為CISPR25，而CISPR25規(guī)定的EMI性能比工業(yè)級CISPR32 規(guī)定的要求嚴格很多，這導致汽車產(chǎn)品的EMI問題都很難解決，最終導致開發(fā)項目周期延長。那么如何優(yōu)化整體系統(tǒng)EMI性能呢？

　　● 對易干擾/受擾器件進行屏蔽及保護。在整個汽車系統(tǒng)內提供1個參考地平面，將所有屏蔽外殼與保護外圍接至地平面，能有效地抑制EMI干擾。

　　● 保護信號，CAN信號電纜走線要求遠離其他強干擾源，如電源模塊等，同時使用屏蔽雙絞線。

　　● 設計外圍的原則是提供低阻抗的回路。如圖3，無論是優(yōu)化EMI還是保護內部的EMS性能，選擇合適大小的濾波電容，對應在特定的頻率點有最低的交流阻抗，減小高頻回路，是優(yōu)化EMI的根本措施。

　　● 汽車系統(tǒng)內部走線精簡，環(huán)路減小，避免直角走線。

　　5 典型應用電源解決方案

　　汽車車門控制單元的電源解決方案示意圖如圖4。

　　6 小結

　　目前，所有的制造商都在汽車網(wǎng)絡化控制上投入大量的資源，廠商及消費者也從汽車網(wǎng)絡化的廣泛應用中獲取實際的利益。不過，汽車各零部件要有優(yōu)秀的可靠性及EMC性能，才能源源不斷的產(chǎn)生利益。金升陽具備多種可靠性試驗室，將持續(xù)為汽車行業(yè)提供汽車零部件及汽車電源/收發(fā)器解決方案，簡化客戶的汽車開發(fā)/測試周期，綜合提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。

　　（注：本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第07期。）