[发明专利]自适应CAN收发器和系统

说明书

CAN收发器(1)包括第一端子，该第一端子从CAN微控制器(3)接收发射信号(CANTXD)。分离器单元(4)经由总线连接将从发射信号(CANTXD)中导出的信号发射到CAN总线(2)。单元经由总线连接从CAN总线(2)接收信号。第二端子将从接收的信号中导出的接收信号(CANRXD)发送到CAN微控制器(3)。发射信号和接收信号(CANTXD，CANRXD)包括表示数据位的脉冲信号波形。延迟电路将故意延迟应用到发射信号(CANTXD)的脉冲的上升沿或下降沿和/或将故意延迟应用到接收信号(CANRXD)的脉冲的上升沿或下降沿。

技术领域

本发明涉及控制器局域网(CAN)收发器和CAN系统。

背景技术

控制器域网(CAN)是车辆中使用的通信总线、通信标准、以及硬件的集合，它允许多个分开的节点彼此通信。CAN收发器是将CAN总线与CAN微控制器或微处理器(μC/μP)连接的接口电路。

CAN总线具有CAN高(CANH)和CAN低(CANL)节点或线。这两条线之间的电压差(Vdiff)＝CANH–CANL，并且这决定了总线的状态。Vdiff0.9V被定义为显性(dominant)(DOM)状态。Vdiff0.5V被定义为隐性(recessive)(REC)状态。

收发器通过其CANTXD输入引脚从μC接收数字信号。收发器通过发射电路将该信号发射到总线上，并通过接收器电路观察总线的状态，其随后通过CANRXD输出引脚将信号发送回μC。如果CANTXD和CANRXD的状态为逻辑0，则被定义为DOM；并且如果CANTXD和CANRXD的状态为逻辑1，则被定义为REC。通过经由包括脉冲系列的信号发射一系列位(bit)来发射数据，其中高态表示逻辑“1”(REC)，而低态表示逻辑“0”(DOM)。

CAN通信速度受CAN总线和CAN收发器的能力所限制。ISO 11898-2标准化了CAN收发器的硬件位时序要求，以实现高达5MB/S的灵活数据(CAN FD)速率。具体来说，ISO11898-2定义了总线上单个REC状态的允许最小和最大宽度(Tbit(bus))，收发器CANRXD引脚处单个REC状态的允许最小和最大宽度(Tbit(rxd))，以及这两个参数的对称性(dTrec＝Tbit(rxd)–Tbit(bus))。这些参数是CAN数据速率的函数，并且将因此必定会在CAN数据速率不可避免地增大到5MB/S以上时被改变。因此，收发器硬件必须随着增大的CAN数据速率而不断发展，因为对更高数据速率的要求尚未被预先标准化。

使问题复杂化的是，为了满足电磁兼容性(EMC)的要求，需要对CANH和CANL总线的转开(slew on)和转闭(slew off)进行波形整形。无论数据速率如何，都必须满足EMC要求。波形整形减慢了Vdiff转换的速度，并因此在数据速率增大时影响位时序。

此外，先进的CAN收发器现在已由国际标准定义，并且是可用的，其能够处理CAN总线消息，以用于选择性的帧上唤醒(WUF)或所谓的部分联网(PN)CAN的目的。收发器内必须满足位时序要求，以使其正确读取总线上的CAN帧。

Tbit(bus)、Tbit(rxd)、dTrec、和波形整形可各自随温度和制造工艺而独立变化，从而使得难以通过单一的固定设计方法来优化所有参数。此外，Tbit(bus)、Tbit(rxd)、和dTrec由国际标准组织定义，并且因此目前仅针对现有的CAN数据速率被定义。未来的CAN数据速率将需要未知的Tbit(bus)、Tbit(rxd)、和dTrec参数，从而使得具有固定的(不可修整)设计解决方案的收发器无法适应不断变化的标准。