芯力特具有超低功耗国产SIT1043Q CAN收发器在汽车ECU中的应用

Date：2022-11-14 Author：SIT

ECU是全称Electronic Control Unit的缩写，即电子节点控制单元，泛指汽车上所有电子控制系统。随着新能源及自动驾驶汽车车上电子元件的日益增多,线路也越来越复杂，现在汽车上多个ECU之间的数据交换是通过CAN总线连接起来的,通过它将整车的ECU形成一个网络系统。当汽车启动时，如果所有ECU都正常工作会导致电池的无用消耗。为了更好的去利用整车的能源，防止出现不必要的电池能量浪费，CAN网络管理可以很好的解决此类问题，最大可能的高效利用整车电池能源，节约用车成本，延长车载电池使用寿命。我们了解ECU按照唤醒方式，可以将ECU网络节点类型划分为两大类：ECU本地唤醒与ECU CAN总线远程唤醒：

1.  本地唤醒：唤醒源来源于自身模块，比如常说的KL15硬线唤醒或者硬件感知唤醒等；这种唤醒的特点：ECU始终保持After-Running状态，当检测到本地唤醒源之后，主控器器就会开启CAN网络通信；

2.  远程唤醒：唤醒源来源于自身ECU节点所在的网络报文，该节点可以处于完全睡眠状态，一般无能量消耗。这种唤醒的特点：只有当CAN收发器监控到总线电平变化或者特定报文时，就会接通CAN芯片INH引脚控制LDO给到主控芯片上电，从而唤醒ECU节点。芯力特公司的SIT1043Q CAN收发器兼容以上两种唤醒功能，下面我们来对SIT1043Q做个简单的介绍。

一、SIT1043Q CAN收发器介绍

1.    SIT1043Q功能概述

SIT1043Q是一款高速CAN收发器，可在控制器局域网(CAN)协议控制器和物理双线式CAN总线之间提供接口。SIT1043Q属于芯力特公司的第三代高速CAN收发器，相比第一代SIT1040和第二代SIT1042器件，有明显的改进。SIT1043Q实现了当前ISO1189-2：2016标准中定义的CAN物理层，包括CAN FD最新规定了用于定义循环延迟对称性的新增 时序参数。其提供改进的电磁兼容性(EMC)性能、极低的功耗和电源电压关闭时的无源性能。其功能还包括：

① 低功耗电源管理控制整个节点的电源，支持本地和远程唤醒并具有唤醒源识别功能；

② 多种保护和诊断功能，包括总线线路短路检测和电池连接检测；

③ 可以直接连接到电源电压为3 V至5 V的微控制器。

如果要求包含需要节点随时待命（即使内部VIO和VCC电源已关闭）的高速CAN网络，尤其用于电池供电系统，管理这些功能使SIT1043Q成为理想的选择。

2.    SIT1043Q封装及引脚说明

图1：SIT1043Q两种封装图

图2：SIT1043Q引脚功能说明图

3.    SIT1043Q芯片特性

图3：SIT1043Q特性图

4.    SIT1043Q低功耗模式

图4：SIT1043Q五种低功耗模式及功耗

5.    SIT1043Q故障诊断及标志位

图5：SIT1043Q标志位及对应的故障指示图

6.    SIT1043Q典型控制应用

图6：SIT1043Q典型5V与3.3V系统控制应用图

二、SIT1043Q CAN收发器在汽车ECU中的典型应用

ECU最常见的有：EMS（Engine Mangement System）发动机管理系统，TCU（Transmision Control Unit）自动变速箱控制单元，BCM（Body Control Module）车身控制模块，ESP（Electronic Stability Program）车身电子稳定控制系统，BMS（Battery Management System）电池管理系统，VCU（Vehicle Control Unit）整车控制器等。随着ECU控制范围已经扩张到巡航控制、灯光控制 、安全气囊控制 ,悬架控制 、燃油加热控制、排气控制、制动控制、EGR和增压压力控制等等。下面我们来介绍SIT1043Q在车门控制模块中的应用。在汽车车门模块设计中，其技术需求：

① 有限布板空间中的高性能电子设备；

② 超少的传导发射和辐射发射；

③ 驱动高电流负载的同时实现低功率耗散；

④ 全面诊断识别故障。

在下图7中，我们选用SIT1043Q CAN收发器来进行系统功耗控制管理。当车门ECU节点在一定时间内没有传感器故障告警，外部开关量也没有输入且CAN总线为空闲状态时，MCU可控制SIT1043Q的EN=H；STB=L；使能SIT1043Q进入睡眠模式，SIT1043Q进入睡眠模式时，内部模式控制电路将SIT1043Q自动切换到由VBAT 供电。当SIT1043Q进入睡眠模式后，SIT1043Q的INH引脚默认为高阻态，此时通过外部电路的下拉电阻使能LDO的EN=L，从而关断LDO的+5V电源输出，系统进一步关闭MCU供电，使车门ECU节点系统功耗达到最低。当车门ECU节点有传感器故障有告警，或外部开关量有输入或CAN总线有数据通信时，SIT1043Q CAN芯片被唤醒，同时SIT1043Q的INH引脚输出高电平，使能LDO的EN=1，这时开启系统+5V给MCU与SIT1043Q正常上电。MCU正常上电初始化后，可根据系统数据采集判断处理，来控制SIT1043Q的各种工作模式。通过这种系统节电模式管理，实现系统无工作时只有CAN通信与开关中断部分电路低功耗监听，其它电路电源全部关闭，从而实现大大降低系统功耗，减少电池能量损耗。在系统MCU正常运行时，MCU可通过SIT1043Q此时对应引脚输出电平与执行的操作（具体参考图5），获取当前工作状态标志位，确定CAN网络的工作状态，记录并锁定CAN节点的故障原因，便于系统故障诊断分析。

图7：汽车车门电路控制系统框图