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TJA1041 CAN高速收发器应用指南
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更新于2023-03-16
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TJA1041 CAN高速收发器应用指南。CAN 高速收发器TJA1041可以实现协议控制器和物理传输媒体之间的物理连接,它主要在始终由电池供电的汽车电子控制应用中使用。收发器自动地控制电子控制单元 ECU 的一个或多个外部电压调节器,例如 在TJA1041 的睡眠模式中,电压调节器通常都被TJA1041关断,禁能收发器和主控制器的Vcc 电源。
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- 1 -
TJA1041 CAN
高速收发器应用指南
目录
1
介绍
........................................................................................................................ 3
2
高速
CAN
的一般应用
............................................................................................. 3
3
新特性
..................................................................................................................... 6
3.1 低功耗管理......................................................................................................................... 6
3.2 总线故障诊断 ..................................................................................................................... 7
3.3 系统的自动防故障特性....................................................................................................... 7
3.4 共模稳压 ............................................................................................................................ 7
3.5 I/O 级和主控制器电源电压的匹配 ...................................................................................... 7
4
工作模式
................................................................................................................. 7
4.1 正常模式 ............................................................................................................................ 8
4.2 Pwon/只听模式 .................................................................................................................. 8
4.3 待机模式 ............................................................................................................................ 9
4.4 睡眠模式 ............................................................................................................................ 9
4.5 进入睡眠命令模式 Go-to Sleep Command Mode ........................................................ 9
5
TJA1041
在应用中的使用
..................................................................................... 10
5.1 应用举例 .......................................................................................................................... 10
5.2 如何使用引脚 V
I/O
”..........................................................................................................11
5.3 如何使用引脚 INH”........................................................................................................ 12
5.4 如何使用引脚 Wake” ..................................................................................................... 12
5.4.1 R
s
和 R
eb
的计算..................................................................................................... 13
5.5 分裂终端和共模稳压 ........................................................................................................ 13
5.5.1 分裂终端的概念 ..................................................................................................... 13
5.5.2 传统收发器产品的共模稳压 ................................................................................... 13
5.5.3 TJA1041 的共模稳压 ............................................................................................. 14
5.5.4 短截线 stub 节点的分裂终端............................................................................. 14
6
诊断
...................................................................................................................... 15
6.1 标志 ................................................................................................................................. 15
6.2 检测和发信总线故障 ........................................................................................................ 16
6.2.1 哪些总线故障可被检测 ....................................................................................... 16
6.2.2 如何读总线故障标志 .............................................................................................. 18
6.3 检测和发信本地故障 ........................................................................................................ 18
6.3.1 从本地故障恢复 ..................................................................................................... 19
6.3.2 TxD 显性
箝位.............................................................................................. 19
6.3.3 TxD/RxD 短路........................................................................................................ 19
6.3.4 引脚 RXD 隐性箝位 .......................................................................................... 20
6.3.5 总线显性箝位......................................................................................................... 20
6.3.6 过热保护................................................................................................................ 20
6.4 处理通讯故障的软件流程图.............................................................................................. 20
6.5 Vcc/V
I/O
欠电压检测 ......................................................................................................... 22
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- 2 -
6.6 V
BAT
欠电压检测 ............................................................................................................... 22
7
TJA1041
的低功耗管理
........................................................................................ 22
7.1 ECU 冷起动的软件流程图................................................................................................ 22
7.2 ECU 热启动的软件流程图................................................................................................ 23
7.3 如何进入待机模式 第一级低功耗 ............................................................................... 24
7.4 如何进入睡眠模式 第二级低功耗 ............................................................................... 25
8
和其他高速收发器的互操作性
.............................................................................. 26
8.1 TJA1041 和 C520/251 在待机模式结合使用 .................................................................... 26
8.2 TJA1041 和不上电的 TJA1050/C250/C251 在点火后结合使用 ........................................ 27
8.3 TJA1041 和 TJA1040 在待机模式结合使用 ..................................................................... 27
9
参考文献
............................................................................................................... 27
10
附录
.................................................................................................................... 28
10.1 Vcc 电源 ........................................................................................................................ 28
10.1.1 没有总线故障的 Vcc 平均电源电流 ...................................................................... 28
10.1.2 存在总线故障时的 Vcc 平均电源电流................................................................... 28
10.1.3 计算电压调节器的旁路电容 ................................................................................. 28
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第 3 页 共 3 页
1
介绍
根据 ISO 11898 [2]和 SAE J2284 [3] Philips Semiconductors 的 CAN 高速收发器 TJA1041 [1]可以
实现协议控制器和物理传输媒体之间的物理连接
它主要在始终由电池供电的汽车电子控制应用中使用
因此 TJA1041 提供了类似容错的 CAN 收发器 TJA1054 [4]的低功耗管理功能 依照这些概念 收发器自
动地控制电子控制单元
ECU 的一个或多个外部电压调节器 例如 在 TJA1041 的睡眠模式中 电压调
节器通常都被 TJA1041 关断
禁能收发器和主控制器的 Vcc 电源
TJA1041 如图 1.1 所示 用 SO14 封装 SO14 封装的上面部分引脚和用 SO8 封装的 Philips
Semiconductors的其他 CAN高速收发器
例如 PCA82C250 [5] PCA82C251 [6] TJA1050 [7] 和 TJA1040
[8] 的引脚一致
兼容
1
2
3
4
5
6
7
14
13
12
11
10
9
8
TX D
GND
Vc c
RXD
V
I/O
EN
INH
ST B
CANH
CANL
SPL I T
V
BAT
WAKE
ER R
SO8-type
CA N- X e i v e r
图 1.1 TJA1041 的引脚图
2
高速
CAN
的一般应用
高速 CAN 的一般应用如图 2.1 所示 这里的 ECU 通过短截线 stub 连接到线形拓扑的总线 根据
ISO 11898 [2]
额定的总线负载是 60 因此每条总线的末端都端接一个 120 的电阻 图 2.1 也显示了
分裂终端
Split Termination 的概念 它有助于改善 CAN 高速总线系统[9]的 EMC 性能 它将前面的单
个 120
端接电阻分裂成两个 60 的电阻 中心抽头通过电容 C
spl
连接到地
图 2.1 的结构图说明了 ECU 的结构
典型的 ECU CAN 节点 是由一个独立的收发器和一个集成了
CAN 控制器的主控制器组成
它们都由电压调节器供电 虽然 CAN 高速收发器使用+5V 的电源 但越来
越多新的微控制器产品使用更低的电源电压
这种情况下 微控制器就必需使用一个专用的电压调节器
协议控制器通过串行数据输出线 TxD 和串行数据输入线 RxD 连接到收发器 收发器则通过两个有
差动接收和发送能力的总线终端 CANH 和 CANL 连接到总线
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第 4 页 共 4 页
ECU ECU ECU ECU
uC
+
CAN
CAN-
Xeiver
Voltage
Regulator
TxD
RxD
Vcc Vcc
BAT
GND
Sensor
Actuator
R
T
/2
R
T
/2
C
spl
R
T
/2
R
T
/2
C
spl
图 2.1 高速 CAN 的应用
协议控制器输出一个串行的发送数据流到收发器的 TxD 输入
TJA1041 的内部上拉功能将 TxD 输出
置成逻辑高电平
即总线输出驱动器在开路的情况下是不起作用的 在隐性状态时 见图 2.2 CANH
和 CANL 引脚被偏置到 Vcc/2 的电压级
在 TxD 是逻辑低电平的情况下 总线输出级被激活 因此在总线
上产生显性状态
图 2.2 输出驱动器 CANH 提供了向 Vcc 的源 级 输出 而 CANL 提供了向 GND
的下拉输出
这在图 2.3 TJA1041 的结构图中说明
如果没有总线节点发送一个显性位
总线会一直处于隐性状态 如果一个或多个总线节点发送一个显
性位
总线进入显性状态 覆盖原来的隐性状态 线与特性
接收器将差动的总线信号转换成逻辑电平信号
并在 RxD 输出 那么 串行接收数据流就被传送到总
线协议控制器译码
接收比较器是一直激活的 即它在总线节点发送报文时监控总线 这就要求支持 CAN
的非破环性逐位仲裁方案
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Differenti al
Bu s Vo lt ag e
2.5V
3.5V
1.5V
Single Ended
Bu s Vo lt ag e
-1.0V
0.9V
5.0V
0.5V
Dominant Recessiv eRe c e ssi v e
CA NH
CA NL
time
Differential input
voltage range for
dominant st ate
Differential input
voltage range for
recessi v e st at e
图 2.2 按照 ISO11898 的额定总线电平
Le v e l
Adaptor
Ti m e - O u t
Wa ke-u p
+
Mode
Co n t ro l
+
Fa ilu re
De tector
Dri ve r
Te m p .
Protection
VSp lit
Low Power
Re c e i v e r
Norm al
Re c e i v e r
Wa ke
Comparator
V
I/ O
V
I/ O
V
CC
V
BAT
V
I/ O
V
CC
V
BAT
IN H
CA NH
CA NL
SPL IT
RX D
ER R
WAKE
STB
EN
TX D
GND
图 2.3 TJA1041 的结构图
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