特定帧唤醒CAN FD收发器芯片SIT1145AQ功能详解

作者：时间：2023-09-12来源：芯力特收藏

SIT1145AQ是芯力特研发的第三代CAN FD车载收发器接口芯片，与前两代产品相比，在第二代CAN FD的基础之上增加了SPI端口，此端口用于配置SIT1145AQ各种工作模式以及获取网络诊断信息，使SIT1145AQ控制灵活性更大，功能更全。同时SIT1145AQ支持最大5Mbps灵活数据速率，并支持在休眠/待机模式下特定帧唤醒，特定帧唤醒功能有助于使ECU长时间保持在低功耗运行状态，从而降低汽车的总功耗。同时SIT1145AQ也支持CAN总线网络唤醒单个ECU或多个ECU组，而网络的其余部分在低功耗模式运行。

本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/202309/450442.htm

一、SIT1145AQ CAN FD收发器特点

SIT1145AQ是芯力特研发的第三代CAN FD车载收发器接口芯片，与前两代产品相比，在第二代CAN FD的基础之上增加了SPI端口，此端口用于配置SIT1145AQ各种工作模式以及获取网络诊断信息，使SIT1145AQ控制灵活性更大，功能更全。同时SIT1145AQ支持最大5Mbps灵活数据速率，并支持在休眠/待机模式下特定帧唤醒，特定帧唤醒功能有助于使ECU长时间保持在低功耗运行状态，从而降低汽车的总功耗。同时SIT1145AQ也支持CAN总线网络唤醒单个ECU或多个ECU组，而网络的其余部分在低功耗模式运行。除此以外还有以下特点：

① 通用特性

● 支持5种工作模式，分别是：正常、待机、休眠、过温和关断模式；

● 兼容ISO 11898-2:2016协议标准，支持最大5Mbps灵活数据速率;

● 总线端口±58V耐压，可以支持乘用车系统与商用车系统应用;

● BAT引脚工作电压5.5~40V，耐压70V;

● 高抗电磁干扰能力低信号辐射，支持芯片级±8KV ESD保护;

● 支持I/O 电压范围3V ~ 5V与MCU供电适配；

● 集成振铃抑制与斜率控制电路，提升总线信号质量；

● 符合 AEC-Q100;

② 低功耗电源管理

● 支持低功耗模式，在休眠模式IBAT为60uA ，在待机模式IBAT为70uA;

● 支持INH引脚控制关断整个节点；

● 支持任意帧唤醒与特定帧唤醒，集成低功耗帧接收检测电路，实现特定帧唤醒；

● 特定帧唤醒可以支持最大1Mbps数据传输速率；

● 支持WAKE引脚实现本地低功耗模式唤醒；

③ SPI通信保护与诊断

● SPI 接口用于收发器控制和状态信息检索，支持正常模式4M速率，支持休眠模式1M速率；

● 具有16位、24位或32位SPI，用于配置、控制和诊断；

● 具有唤醒源诊断识别功能

● 冷启动诊断(通过PO和NMS位)；

● 具有网络诊断能力、TXD显性超时保护功能；

● 支持BAT、VCC和VIO电源引脚上具有欠压保护；

● 具有总线短路保护，掉电保护，过温保护等功能。

二、SIT1145AQ CAN FD收发器内部系统框图

图1 SIT1145AQ内部结构系统框图

三、SIT1145AQ CAN FD收发器封装及引脚功能

① SIT1145AQ引脚封装图

图2 SIT1145AQ引脚封装图

② SIT1145AQ引脚功能定义

图3 SIT1145AQ引脚功能定义图

VIO：VIO的电平决定SPI和RXD TXD 的高电平电压，同时检测VIO掉电和欠压

BAT：常供电电源。BAT引脚不掉电1145的寄存器保持不变。

VCC：给收发器模块供电。同时检测VCC掉电和欠压。

WAKE: 本地唤醒引脚的上升沿切换阈值电压最大为4.2V，控制时需要注意。

INT: 是输出引脚，输出为高阻态或BAT引脚电平，用于控制5V/3V电源。

四、SIT1145AQ CAN FD收发器工作模式及模式切换

① SIT145AQ 工作模1式切换跳转图

图4 SIT1145AQ工作模式跳转图

正常模式

正常模式是主动运行模式。在此模式下，SIT1145AQ完全正常工作。所有设备硬件均可用并可被激活。通过SPI命令（MC=111），可以从待机或休眠模式切换到正常模式。

待机模式

待机模式是SIT1145AQ的一级省电模式，具有低功耗特性。在待机模式下，收发器无法发送或接收数据，但由于INH引脚仍然保持有效状态，因此由该引脚控制的电源也处于有效状态。

休眠模式

休眠模式是SIT1145AQ的第二级省电模式。在休眠模式下，收发器的行为与待机模式相同：引脚INH设置为高阻态。由INH引脚控制的电源被关闭，流入BAT引脚的电流将降至最低。可以通过SPI命令（MC=001）切换到休眠模式。如果检测到VIO或者 VCC欠压事件也会进入休眠模式。

关断模式

当BAT引脚电压过低而无法为IC供电时，SIT1145AQ将强制切换关断模式。在关断模式下，CAN引脚和INH引脚处于高阻态。当BAT引脚电压升至上电阈值以上时，SIT1145AQ开始启动, 切换到待机模式。

过温模式

过温模式是为了防止SIT1145AQ因温度过高而受损。当芯片温度升至过温阈值以上时，SIT1145AQ会立即从正常模式切换到过温模式。

② SIT1145AQ 收发器的状态跳转图

图5 SIT1145AQ收发器的状态跳转图

CAN主动模式

在CAN主动模式下，收发器可以通过CANH和CANL发送和接收数据。CAN偏置电压来源于VCC。应用程序可以通过读取收发器状态寄存器中的CAN收发器状态（CTS）位来确定CAN收发器是准备好发送/接收数据还是被禁用。

CAN只听模式

CAN只听模式允许SIT1145AQ在收发器禁用时监控总线活动，并且不会影响总线电平。

CAN离线和离线偏置模式

在CAN 离线模式下，如果启用了 CAN 唤醒检测（CWE=1），收发器将监控 CAN 总线的唤醒事件，CANH 和 CANL 偏向 GND。CAN 离线偏置模式与 CAN 离线模式相同，只是 CAN 总线偏置至 2.5 V。

CAN 关断模式

当出现以下情况时，CAN 收发器完全关闭，总线悬空;

五、SIT1145AQ特定帧唤醒

传统的CAN收发器远程唤醒方式是任意帧唤醒，在睡眠模式下，总线上出现一帧有效的远程唤醒请求信号（显隐显）时，总线上所有设定了远程唤醒的收发器都会被唤醒并转至待机模式。此时RXD引脚被拉低，INH引脚被拉高，从而使3V/5V电源为MCU供电。MCU上电后检测唤醒报文是否满足唤醒条件，不满足唤醒条件的节点控制MCU和收发器继续睡眠。在这个检测唤醒报文的过程中需要MCU和收发器保持工作，产生功耗，而且只要总线上有报文就会不停的唤醒收发器和MCU，不停产生功耗。

① SIT1145AQ特定帧唤醒示意图

图7 SIT1145AQ特定帧唤醒示意图

特定帧唤醒也叫选择性唤醒和指定帧唤醒，是一种更高效的唤醒方法，它利用了CAN协议中的“远程帧（Remote Frame）”特性。在CAN特定帧唤醒中，一个唤醒节点会发送一个远程帧，以唤醒睡眠节点。而睡眠节点则被配置为只监听特定的远程帧，而不监听其他数据帧。当睡眠节点接收到特定的远程帧时，它会立即从睡眠模式中唤醒，并启动正常的通信操作。这种方法可以减小节点的功耗和总线负载，因为节点只需要监听特定的远程帧。相较于传统的唤醒方式，CAN特定帧唤醒能够更高效地从睡眠模式中唤醒节点，并降低系统的功耗和总线负载。而SIT1145AQ就是对这种特定帧唤醒方式进行设计的。MCU通过SPI接口来设置SIT1145AQ的寄存器，设定唤醒ID和数据的范围，并通过SPI配置进入休眠模式，从而实现特定帧唤醒功能。如图7， ECU-A向总线发送唤醒ECU-B 的特定报文，ECU-B接收到特定的报文后唤醒，其它ECU 保持睡眠。

六、SIT1145AQ低功耗管理与配置

① SIT1145AQ 低功耗特定帧唤醒硬件连接示意图