TJA1145 高速 CAN 收發(fā)器概述

TJA1145 是一款高速 CAN（Controller Area Network）收發(fā)器，主要用于汽車、工業(yè)自動(dòng)化以及其他需要可靠通信的應(yīng)用場景。它的設(shè)計(jì)符合 ISO 11898 標(biāo)準(zhǔn)，旨在為 CAN 總線提供高效、穩(wěn)定的信號傳輸和接收功能。由于其低功耗和高抗干擾能力，TJA1145 被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域。

1. 常見型號

TJA1145 的常見型號主要包括：

• TJA1145T：標(biāo)準(zhǔn)版本，適用于多種應(yīng)用場景。

• TJA1145TS：具備更高的工作溫度范圍，適合惡劣環(huán)境。

• TJA1145F：適合更為復(fù)雜的系統(tǒng)，提供更高的集成度和功能。

2. 參數(shù)

以下是 TJA1145 收發(fā)器的一些關(guān)鍵參數(shù)：

• 工作電壓范圍：4.5V 至 5.5V

• 數(shù)據(jù)速率：最大 1 Mbps

• 工作溫度范圍：-40°C 至 +125°C

• 靜態(tài)電流：≤ 1 mA（待機(jī)模式）

• 傳輸延遲：< 100 ns

• 電磁干擾（EMI）抗擾能力：符合 ISO 7637 標(biāo)準(zhǔn)

3. 工作原理

TJA1145 收發(fā)器的工作原理主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 數(shù)據(jù)接收：在接收模式下，TJA1145 將 CAN 總線上的差分信號轉(zhuǎn)換為邏輯電平信號，并將其輸出到控制器端口。接收信號的電平狀態(tài)通過接收引腳（RXD）傳送到微控制器。

2. 數(shù)據(jù)發(fā)送：在發(fā)送模式下，控制器將要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過發(fā)送引腳（TXD）傳遞給 TJA1145。收發(fā)器將接收到的邏輯信號轉(zhuǎn)換為差分信號，并通過 CAN 總線發(fā)送。

3. 自檢與錯(cuò)誤處理：TJA1145 內(nèi)部集成了自檢機(jī)制，能夠檢測到傳輸過程中的錯(cuò)誤，并通過故障保護(hù)功能確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4. 低功耗模式：當(dāng)系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，TJA1145 會自動(dòng)切換到低功耗模式，以減少能耗。

4. 特點(diǎn)

TJA1145 收發(fā)器具有以下顯著特點(diǎn)：

• 高數(shù)據(jù)速率：支持高達(dá) 1 Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足高速通信需求。

• 抗干擾能力強(qiáng)：具備優(yōu)異的抗電磁干擾能力，確保在復(fù)雜環(huán)境下也能穩(wěn)定運(yùn)行。

• 低功耗：待機(jī)模式下功耗極低，適合電池供電的應(yīng)用場景。

• 高溫工作能力：可在 -40°C 至 +125°C 的廣泛溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。

• 集成度高：內(nèi)部集成了多個(gè)功能，簡化了設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成。

5. 作用

TJA1145 收發(fā)器的主要作用是實(shí)現(xiàn)微控制器與 CAN 總線之間的通信。具體作用包括：

• 數(shù)據(jù)傳輸：在汽車和工業(yè)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，確保各模塊之間的有效溝通。

• 系統(tǒng)集成：為多個(gè)模塊提供統(tǒng)一的通信接口，簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)集成度。

• 故障檢測與處理：通過內(nèi)部自檢機(jī)制，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

6. 應(yīng)用

TJA1145 收發(fā)器廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

1. 汽車電子：在汽車內(nèi)部的各種電子控制單元（ECU）之間進(jìn)行通信，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制、車身電子、傳動(dòng)系統(tǒng)等。

2. 工業(yè)自動(dòng)化：用于工業(yè)控制系統(tǒng)中的設(shè)備通信，如 PLC（可編程邏輯控制器）、傳感器、執(zhí)行器等。

3. 智能交通系統(tǒng)：在智能交通管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。

4. 樓宇自動(dòng)化：在智能建筑中，提供各類設(shè)備和系統(tǒng)的集成和通信。

5. 家電控制：用于智能家居設(shè)備的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的協(xié)同工作。

7. TJA1145 的詳細(xì)功能

TJA1145 不僅僅是一個(gè)高速 CAN 收發(fā)器，它還集成了許多高級功能來增強(qiáng)通信的安全性、可靠性和可用性。以下是 TJA1145 的一些重要功能：

7.1 低功耗管理

TJA1145 支持多種工作模式，包括正常模式、待機(jī)模式和睡眠模式。低功耗管理是這款收發(fā)器的一個(gè)重要特點(diǎn)，特別是在電池供電的系統(tǒng)中。通過靈活的功耗管理，TJA1145 可以在無需頻繁數(shù)據(jù)通信時(shí)進(jìn)入低功耗模式，大大降低功耗。

• 正常模式：當(dāng) CAN 網(wǎng)絡(luò)有活躍通信時(shí)，TJA1145 進(jìn)入正常工作模式，確保數(shù)據(jù)能以最高 1 Mbps 的速率傳輸。

• 待機(jī)模式：在 CAN 總線處于非活躍狀態(tài)時(shí)，TJA1145 會自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)模式，減少能耗，同時(shí)保持對 CAN 總線的監(jiān)聽，一旦總線上有通信活動(dòng)發(fā)生，它將迅速返回正常模式。

• 睡眠模式：這是功耗最低的模式，通常由系統(tǒng)主動(dòng)進(jìn)入，適用于長時(shí)間不需要通信的場景。

7.2 故障保護(hù)功能

TJA1145 集成了多種故障檢測和保護(hù)機(jī)制，以確保通信的安全性和可靠性。常見的故障保護(hù)功能包括：

• 短路保護(hù)：當(dāng) CANH 或 CANL 引腳發(fā)生短路時(shí)，TJA1145 會自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)的輸出，避免對收發(fā)器和外部電路造成損害。

• 過溫保護(hù)：當(dāng)器件的工作溫度超過安全范圍時(shí)，TJA1145 會自動(dòng)進(jìn)入保護(hù)模式，防止由于過熱導(dǎo)致的永久性損壞。

• 故障總線隔離：如果總線發(fā)生故障，TJA1145 可以隔離故障節(jié)點(diǎn)，確保不會影響整個(gè) CAN 網(wǎng)絡(luò)的正常通信。

7.3 總線喚醒功能

TJA1145 支持總線喚醒功能，可以在設(shè)備處于低功耗模式時(shí)通過 CAN 總線活動(dòng)來喚醒設(shè)備。這種功能在汽車和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域非常重要，因?yàn)樗试S系統(tǒng)在長時(shí)間待機(jī)狀態(tài)下保持低功耗，同時(shí)能夠迅速響應(yīng)外部的通信需求。

7.4 電磁兼容性（EMC）

TJA1145 在設(shè)計(jì)上優(yōu)化了電磁干擾（EMI）抑制和抗擾度，確保在噪聲較大的環(huán)境下仍能進(jìn)行穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。它符合 ISO 7637 標(biāo)準(zhǔn)的電磁兼容性要求，使其適用于汽車電子等對抗干擾能力要求極高的應(yīng)用場景。

7.5 錯(cuò)誤處理與監(jiān)控

為了確保 CAN 網(wǎng)絡(luò)的可靠性，TJA1145 具有錯(cuò)誤監(jiān)控和處理功能。它能夠檢測到數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤，如位錯(cuò)誤、校驗(yàn)和錯(cuò)誤，并通過內(nèi)置的錯(cuò)誤管理機(jī)制及時(shí)反饋給控制器。TJA1145 還支持總線錯(cuò)誤狀態(tài)監(jiān)控，能夠識別總線是否處于主動(dòng)錯(cuò)誤或被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)，從而為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更多的調(diào)試信息。

8. 工作原理深入解析

TJA1145 的核心工作原理可以通過幾個(gè)重要的模塊來解釋：發(fā)送模塊、接收模塊、狀態(tài)檢測與監(jiān)控模塊、低功耗管理模塊。

8.1 發(fā)送模塊

在發(fā)送模式下，TJA1145 從微控制器接收來自 TXD 引腳的邏輯信號，這些信號代表了需要發(fā)送的 CAN 幀數(shù)據(jù)。TJA1145 將這些邏輯信號轉(zhuǎn)換為 CANH 和 CANL 引腳上的差分信號，然后通過 CAN 總線發(fā)送出去。

• 差分信號發(fā)送：CAN 通信采用差分信號方式，CANH 和 CANL 之間的電壓差異用于表示邏輯高電平（顯性）或邏輯低電平（隱性）。這種傳輸方式提高了抗干擾能力。

8.2 接收模塊

在接收模式下，TJA1145 通過 CANH 和 CANL 引腳接收來自總線的差分信號，然后將這些信號轉(zhuǎn)換為邏輯信號，傳送至 RXD 引腳供微控制器讀取。

• 差分信號接收：通過差分信號的接收方式，TJA1145 能有效過濾掉傳輸過程中的共模干擾，確保接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

8.3 狀態(tài)檢測與監(jiān)控模塊

TJA1145 具備多種狀態(tài)檢測功能，如 CAN 總線的活動(dòng)狀態(tài)、錯(cuò)誤狀態(tài)以及器件的工作溫度狀態(tài)。這些狀態(tài)通過內(nèi)部寄存器和外部引腳反饋給系統(tǒng)控制器，幫助控制器做出相應(yīng)的調(diào)整或故障處理決策。

8.4 低功耗管理模塊

TJA1145 的低功耗管理模塊負(fù)責(zé)控制器件的工作模式轉(zhuǎn)換。在 CAN 總線無活動(dòng)時(shí)，TJA1145 可以進(jìn)入待機(jī)或睡眠模式，極大減少了系統(tǒng)的功耗。當(dāng)檢測到 CAN 總線上的通信活動(dòng)時(shí)，它會立即恢復(fù)到正常工作模式，確保系統(tǒng)在低功耗狀態(tài)下也能及時(shí)響應(yīng)外部信號。

9. 典型應(yīng)用場景

9.1 汽車電子

在現(xiàn)代汽車中，CAN 總線是實(shí)現(xiàn)各種電子控制單元（ECU）通信的核心技術(shù)。TJA1145 在汽車中的應(yīng)用主要集中在以下方面：

• 動(dòng)力系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）和變速箱控制單元之間通過 CAN 總線進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。TJA1145 在這一過程中扮演了關(guān)鍵角色，確保高速且可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

• 車身控制系統(tǒng)：車門控制、燈光系統(tǒng)、座椅調(diào)整等系統(tǒng)通過 CAN 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)集成化控制。TJA1145 確保這些系統(tǒng)之間能夠進(jìn)行無縫的通信。

• 信息娛樂系統(tǒng)：車載娛樂系統(tǒng)和導(dǎo)航設(shè)備也依賴 CAN 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。TJA1145 保證了娛樂系統(tǒng)與其他電子系統(tǒng)的高效通信。

9.2 工業(yè)自動(dòng)化

在工業(yè)控制領(lǐng)域，CAN 網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)設(shè)備之間的通信。TJA1145 提供了高抗干擾和高可靠性的通信解決方案，特別適用于以下場景：

• PLC 控制系統(tǒng)：在可編程邏輯控制器（PLC）中，TJA1145 用于實(shí)現(xiàn)控制器與傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備之間的高速通信。

• 機(jī)器人控制：在工業(yè)機(jī)器人中，TJA1145 確保各個(gè)關(guān)節(jié)模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸同步，幫助實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)控制。

9.3 智能交通系統(tǒng)

在智能交通系統(tǒng)中，車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信是實(shí)現(xiàn)交通管理自動(dòng)化的關(guān)鍵。TJA1145 提供穩(wěn)定的 CAN 通信，幫助實(shí)現(xiàn)以下應(yīng)用：

• 車輛監(jiān)控系統(tǒng)：實(shí)時(shí)采集車輛數(shù)據(jù)，如車速、油耗、位置信息，并通過 CAN 網(wǎng)絡(luò)上傳至交通管理中心。

• 道路監(jiān)控設(shè)備：TJA1145 可以用于道路傳感器、交通燈控制器等設(shè)備，確保它們之間的協(xié)同工作。

9.4 智能建筑與家居控制

在智能建筑和家居自動(dòng)化系統(tǒng)中，TJA1145 提供了多設(shè)備間的無縫通信解決方案。例如：

• 智能照明控制：通過 CAN 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多層樓宇中的照明系統(tǒng)的集中控制和管理。

• 安防系統(tǒng)：TJA1145 用于報(bào)警器、攝像頭等安防設(shè)備之間的通信，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與處理。

10. 總結(jié)

TJA1145 高速 CAN 收發(fā)器憑借其優(yōu)異的抗干擾能力、低功耗管理、故障保護(hù)與狀態(tài)監(jiān)控等功能，成為了汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化、智能交通和家居控制等領(lǐng)域的重要組成部分。它不僅滿足了高速、可靠的通信需求，還通過低功耗模式與故障保護(hù)功能，提升了系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。隨著未來技術(shù)的發(fā)展，TJA1145 將繼續(xù)在各種應(yīng)用場景中發(fā)揮重要作用。

TJA1145 高速 CAN 收發(fā)器憑借其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。隨著智能交通、汽車電子和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的發(fā)展，對可靠通信的需求日益增加，TJA1145 的重要性將進(jìn)一步凸顯。通過合理應(yīng)用 TJA1145，可以提升系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和效率，為各類應(yīng)用提供強(qiáng)有力的支持。