淺談SPI轉CAN的Bridge晶片與收發器

控制器區域網路 (Controller Area Network；CAN或者CAN bus)是常用於汽車的通訊網路。在匯流排上的node沒有主從之分，每一個node都可以主動送出或接收資料，在匯流排上新增或減少一個node也不用大改軟硬體，有自我偵錯能力。而且CAN訊號屬於差動信號，有好的抗雜訊能力，所以適用於有很多雜訊干擾較嚴重的環境。由於以上的優點，除了用於常見的汽車、卡車、火車、堆高機；連腳踏車、智慧家庭、工業電腦或Gateway等等也會加入這個傳輸介面。

這些應用中所使用的平台各式各樣，但大多沒有提供CAN的介面。開發者要加入一個CAN的介面，常常面臨是否要更換平台的窘境。為了解決這個問題，SPI轉CAN的Bridge晶片是一個不錯的選擇—SPI在這些平台上是一個標準的介面，所以使用一個SPI通道就可以不更動平台，就新增一個CAN的介面。

要架構一個通道的CAN node，需要一個CAN控制器及一個CAN收發器。一條CAN匯流排上最少有兩個node互傳，最多可以有2^29個node。Microchip在SPI轉CAN的Bridge晶片與收發器產品提供多種的選擇如下：SPI介面，支援CAN2.0A/B的控制器；SPI介面，支援CAN2.0A/B及CAN FD的控制器；SPI介面，整合CAN收發器及CAN2.0A/B控制器於一顆IC；支援CAN FD的雙通道CAN收發器；支援睡眠模式的單通道CAN收發器；支援Partial Networking的CAN收發器等。

如圖(一)所示，在CAN匯流排上最遠兩個端點的node，需要加上終端電阻120 ohm來防止信號反射。也可以分成兩個60 ohm串聯，中間連接的端點接一個電容到地。

如圖(二)所示，為了抑制共模雜訊及突波，有時會在收發器出來時接一個CMC(option)及TVS，CANH/L線上除了CMC外，通常不允許加入其他元件。Microchip的ATA系列CAN收發器通過美系車廠認證不需CMC與TVS並符合SAE標準，可節省成本。另外CL2及CH2可用來調整CANH/L上的訊號斜率以抑制輻射干擾。

在布局方面的建議，CAN收發器越靠近connector越好，TVS通常放在connector旁；而CANH和CANL的走線需等長，零件擺放的位置對稱，以防止CANH和CANL的訊號不對稱。有些客戶挺關心購買相關的CAN產品是否有符合相關的標準。Microchip的CAN產品符合多項測試。除了符合ISO11898的標準外，也通過了車規的AEC-Q100、C&S的相容性測試、EMC的相關測試等等。

對於軟體的支援，如果跑的是Windows作業系統，可以提供基於UWP(Universal Windows Platform；通用Windows平台)的API供客戶開發，建立與SPI介面的CAN控制器之間的通訊。如果跑的是Linux作業系統，網路上也有第三方所撰寫的Driver可以使用，可謂資源相當齊全。在不用更換平台的情況下，如果要加入CAN的介面，SPI轉CAN bridge是您最好的選擇。更多Microchip資訊請至官網。(文章由鄒文棋撰寫；DIGITIMES整理報導)