Implementacja samochodowej sieci CAN przy pomocy układu SBC

Układ UJA1169 firmy NXP Semicoductors jest miniaturowym kontrolerem sieci CAN (SBC) przeznaczonym do wielu zastosowań w systemach samochodowych.

SBC zawiera układ nadawczo-odbiorczy HS-CSN zgodny z normą ISO11898-2:201x, jak również zintegrowany zasilacz regulowany LDO o napięciu 5 lub 3,3 V i wydajności 250 mA, przeznaczony do zasilania mikrokontrolera i innych układów. SBC mieści także układ typu watchdog i interfejs SPI. Układ UJA1169 może pracować w trybie oczekiwania i uśpienia z bardzo niskim poborem prądu. Daje też możliwość budzenia lokalnego lub za pośrednictwem magistrali.

UJA1169 występuje w sześciu różnych wariantach. Modele UJA1169TK, UJA1169TK/F, UJA1169K/3 oraz UJA1169TK/F/3 zawierają dodatkowy zasilacz LDO 5 V, który obsługuje wewnętrzny układ nadawczo-odbiorczy CAN. Może on też zasilić dołączone urządzenia na płytce.

Modele UJA1169TK/X oraz UJA1169TK/X/F są wyposażone w zasilacz 5 V (Vext) przeznaczony dla zewnętrznych komponentów. Ten zasilacz jest zabezpieczony przed zwarciem baterii, zwarciem do masy i ujemnymi napięciami. Zintegrowany układ nadawczo-odbiorczy CAN jest zasilany z wewnętrznej szyny V1 równolegle z mikrokontrolerem, co pokazano na poniższym schemacie UJA1169.

Układ UJA1169 zawiera szybki, wewnętrzny regulator push-pull z możliwością zarządzania temperaturą za pomocą opcjonalnego, zewnętrznego tranzystora PNP. Zewnętrzna pętla kontroli zawsze pozostaje stabilna bez względu na umiejscowienie tranzystora bądź jego charakterystyki. Ta cecha pozwala na stosowanie projektu płytki z układem SBC i tranzystorem umieszczonymi w dużej odległości od siebie. Pozwala to lepiej rozpraszać ciepło wydzielane przez te elementy, co przekłada się na bardziej równomierne nagrzewanie PCB (rys.1).

Rys. 1. Duża odległość między układem UJA1169 a zewnętrznym tranzystorem PNP ułatwia odprowadzanie ciepła

Modele UJA 1169xx/F obsługują protokół CAN w trybie Partial Networking zgodnie z normami ISO 11898-6:2013 oraz ISO 11898-2:201x. Daje on możliwość selektywnego budzenia układów i obejmuje protokół CAN FD-passive.

Protokół CAN o zmiennej szybkości transferu (CAN-FD) ma rozszerzenie CAN FD-passive, które pozwala ignorować ruch na magistrali CAN FD w trybie oczekiwania i uśpienia. Częściowe wykorzystanie CAN FD-passive jest dobrym rozwiązaniem dla sieci, które wykorzystują zarówno protokół komunikacji CAN FD, jak i zwykły CAN. Dzięki temu zwykłe kontrolery CAN nieobsługujące komunikatów CAN FD mogą pracować w ramach sieci również w trybie oczekiwania lub uśpienia podczas komunikacji CAN FD i nie powodować błędów na magistrali.

W UJA1169 została zaimplementowana warstwa fizyczna zgodna ze standardem ISO 11898 (Wersje -2:2003, -5:2007, -6:2013). Uprzedzając wprowadzenie nowej wersji ISO 11898-2:201x z obsługą CAN FD, układ obsługuje dodatkowe parametry czasowe, które zapewniają symetrię opóźnienia pętli. Ta implementacja pozwala na pewną komunikację CAN FD z przepustowością do 2 Mbit/s.

Dedykowany pin wyjściowy LIMP pozwala zgłaszać awarie systemu. Ustawienia konfiguracji są przechowywane w pamięci nieulotnej. Umożliwia to określenie zachowania UJA1169 po włączeniu zasilania i powrocie do normalnej pracy wymagane w różnych zastosowaniach. Układ UJA1169 oferuje również dedykowane tryby dla tworzenia oprogramowania i programowania na ostatnim etapie produkcji.

Krótki opis UJA1169

Układ SBC UJA1169 mieści się w małej obudowie bez wyprowadzeń HVSON20. Oferuje interfejs HS-CAN z aktywną komunikacją CAN FD o przepustowości do 2 Mbit/s. Zintegrowany zasilacz LDO zapewnia napięcie 5 lub 3,3 V oraz prąd wyjściowy do 250 mA, pozwalając na zasilenie mikrokontrolerów lub innych obciążeń. Poszczególne modele UJA1169 zapewniają również liczne dodatkowe funkcje, takie jak watchdog, zasilanie zewnętrznego czujnika 5V, opcję selektywnego budzenia do pracy w trybie Partial Networking i inne.

Najważniejsze cechy UJA1169:

• Obsługa HS-CAN zgodna z normą ISO 11898-6:2013. Obsługa aktywnej komunikacji CAN FD. Szybkość transferu do 2 Mbit/s. Niski prąd zwarcia 54 mA.
• Opcjonalna obsługa Partial Networking i CAN FD-passive.
• Autonomiczne obciążenie magistrali zgodnie z normą ISO 11898-6:2013
• W pełni zintegrowany zasilacz LDO o wydajności 5 lub 3,3 V / do 250 uA
• Lepsze odprowadzenia ciepła dzięki użyciu zewnętrznego tranzystora PNP
• Drugi zintegrowany zasilacz LDO 5 V o wydajności 100 mA
• Opcjonalne zabezpieczone zasilanie 5 V dla zewnętrznego czujnika
• Tryby oczekiwania i uśpienia o bardzo niskim poborze prądu
• Możliwość zdalnego i lokalnego budzenia
• Wyjście LIMP sygnalizujące awarie systemu
• Wybór trybu za pomocą SPI
• Watchdog okienkowy, tryb Timeout i autonomiczny. Źródło sygnału zegarowego niezależne od mikrokontrolera.
• Łatwa i bezpieczna konfiguracja wybranych funkcji z użyciem pamięci nieulotnej
• Możliwość utrzymania zawartości pamięci RAM mikrokontrolera przy spadku napięcia zasilania do 2 V
• Obudowa bez wyprowadzeń HVSON20 o wymiarach 3,5 x 3,5 mm. Ułatwiona automatyczna analiza optyczna. Niska rezystancja termiczna.
• Pełna kompatybilność kodu z produktami z rodziny UJA116x
• Atest AEC-Q100 Rev-G
• Wysoka kompatybilność elektromagnetyczna i odporność na wyładowania zgodna ze standardami przemysłowymi (IBEE dla G5 oraz SAE).

Docelowe zastosowania  w motoryzacji:

• Kontrola szyberdachu
• Kontrola foteli
• Automatyczna skrzynia biegów
• Centralny system kontroli pojazdu
• Małe moduły reflektora
• Moduły deski rozdzielczej
• Klimatyzacja
• Kontrola silnika