【专利解密】川土微电子增强CAN总线架构的抗干扰性

【爱集微点评】川土微电子的CAN专利，通过CANH/CANL总线以及PMOS/NMOS管的设置，使得CAN总线架构具有较好的抗干扰性，能够实现远距离的正常通信。

集微网消息，近日川土微电子凭借车规级CAN收发器荣获在珠海举办的第十七届“中国芯”的“芯火新锐产品”奖项。

CAN是控制器局域网络(controller area network)的简称，常用于车载通信中，具有很高的可靠性和通用性。CAN通过一根双绞线(CANH/CANL)进行数据传输，当CANH为高，CANL为低时，传输0信号，称之为显性状态；当CANH和CANL电压相等时(电源电压的一半)，传输1信号，称之为隐性状态。接受器同时根据总线的状态输出逻辑1或0。目前，现有的CAN总线架构存在的主要问题是在长距离传输时，由于器件之间的电缆距离较远，连接它们的长电缆带有较大的寄生电感和电容，在显性隐性跳变时候会产生较大的毛刺电压，干扰接收器的正常工作。

为此，川土微电子于2021年4月7日申请了一项名为“一种抗干扰的CAN总线架构”的发明专利（申请号：202110370025.0），申请人为上海川土微电子有限公司。

图1 抗干扰CAN总线架构示意图

图1是本专利提出的一种抗干扰CAN总线架构示意图，其中第一电流源30、第一电容31和PMOS管32用于驱动CANH总线，第二电流源37、第二电容36和NMOS管35用于驱动CANL总线。在接收器3f和CANH总线和CANL总线之间，插入由第一电阻3c、第二电阻3d和电容3e组成的低通滤波器。同时，在CANH/CANL总线之间，插入一个短时间放电通路。在总线由显性状态跳变到隐性状态时候，PMOS管32和NMOS管35应缓慢关断，使得总线端及寄生电感中的电流会缓慢减少，不会在总线上产生较大的毛刺电压。

图2 抗干扰放电通路的结构图

图2为本专利提出的一种抗干扰放电通路的结构图，即图1中的放电通路3b。CANH总线和CANL总线分别通过第一/二开关40/43和第一/二放电电阻41/42连接到Vcc/2。总线在由显性跳变到隐性状态时候，在CANH到Vcc/2和CANL到Vcc/2之间接入一个放电通路，放电通路会将寄生电感引起的毛刺能量吸收，使得总线平缓的过渡到隐性状态。第一开关40和第二开关43同时导通和关闭，放电能量由第一放电电阻41和第二放电电阻42决定，选取小的电阻值R可以吸收较大的能量。在隐性状态时候，负载电阻值不能太大以免影响其他器件的驱动，所以开关只开通一个较短时候ton后就关闭，可以吸收的能量为VV/Rton，其中V为总线和Vcc/2之间的压差。

图3 CAN总线长距离传输的典型通信波形

图3为典型的CAN总线通信波形。在隐性状态下(输入逻辑1)，CANH＝CANL；在显性状态下(输入逻辑0)，CANH被拉高，CANL被拉低。由于线缆寄生电感的影响，在由显性状态跳变到隐性状态时候，总线间会有较大的毛刺电压，接受端检测后会输出毛刺信号，影响正常的通信。

图4 本发明中的长距离传输波形图

图4中示出本发明提出的抗干扰架构的长距离通信波形图。对比图3和图4可以看出，总线在由显性到隐性状态跳变时，利用本发明提到的摆率控制、放电通路和输入滤波架构，可以有效的消除电缆中的毛刺能量，这样CANH总线和CANL总线会平缓的过渡到Vcc/2，接收器输出RXD不会产生额外的毛刺。

简而言之，川土微电子的CAN专利，通过CANH/CANL总线以及PMOS/NMOS管的设置，使得CAN总线架构具有较好的抗干扰性，能够实现远距离的正常通信。

从成立之初的2016年至今，川土微电子秉承“志存高远、持续创新、完美极致、诚实守信”的价值观，不断进行科技创新、一步一个脚印，已经成为相关领域的知名供应商。“中国芯”作为国内集成电路领域颇具影响力和权威性的会议之一，川土微电子的此项荣誉，凸显了其产品和技术能力已经得到了市场的广泛认可。

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（校对/赵月）