TJA1145中文手册

一、产品介绍

TJA1145是恩智浦（NXP）公司专为汽车电子领域设计的一款高性能高速CAN（Controller Area Network）收发器，在汽车网络通信中扮演着关键角色。它为CAN协议控制器与物理双线CAN总线之间提供了可靠的接口，广泛应用于汽车内部各电子控制单元（ECU）间的数据交换，如发动机控制单元（ECU）、ABS（防抱死制动系统）、电子稳定控制（ESC）、座椅控制、安全气囊系统等。

在汽车行业高速发展的背景下，对通信的可靠性和实时性要求日益提高。TJA1145凭借其出色的性能，满足了汽车网络对高速、稳定通信的需求。它支持高达2 Mbit/s的数据传输速率，即使在复杂的汽车电磁环境中，也能确保数据准确无误地传输。同时，其低功耗设计符合汽车电子系统对节能的要求，有助于降低整车能耗。此外，TJA1145还具备强大的抗干扰能力和完善的保护机制，能够有效应对汽车运行过程中可能遇到的各种干扰和故障，保障通信系统的稳定运行。

二、工作原理

（一）整体架构

TJA1145主要由CAN物理层接口、控制逻辑、电源管理模块和SPI接口等部分组成。CAN物理层接口负责与CAN总线进行差分信号的收发，将CAN控制器输出的数字信号转换为适合在CAN总线上传输的差分信号，同时将总线上的差分信号转换为数字信号供CAN控制器处理。控制逻辑模块是TJA1145的核心，它负责管理芯片的各种工作模式，如Normal（正常模式）、Standby（待机模式）、Sleep（睡眠模式）等，并根据不同的模式控制芯片的功能和功耗。电源管理模块则负责对芯片的电源进行管理和分配，确保芯片在不同工作模式下都能获得稳定的电源供应。SPI接口用于与外部微控制器进行通信，实现芯片的配置、控制和状态获取。

（二）通信过程

在发送数据时，CAN控制器将需要发送的数据通过SPI接口传输给TJA1145的控制逻辑模块。控制逻辑模块对数据进行处理后，将其发送给CAN物理层接口。CAN物理层接口将数字信号转换为差分信号，并通过CANH和CANL引脚发送到CAN总线上。在接收数据时，CAN物理层接口实时监测CAN总线上的差分信号，当检测到有效的差分信号时，将其转换为数字信号，并发送给控制逻辑模块。控制逻辑模块对数字信号进行解析和处理后，通过SPI接口将数据传输给CAN控制器。

（三）唤醒机制

TJA1145具有多种唤醒方式，以适应不同的应用场景。在Sleep模式下，芯片处于最低功耗状态，此时INH引脚处于高阻状态，电源供电一般会通过该引脚进行拉低关闭输出。当检测到有效的唤醒源时，如特定的唤醒帧、Wake pin的上升沿或下降沿（可通过寄存器配置）等，TJA1145会自动从Sleep状态切换至Standby状态。在Standby状态下，INH引脚拉高，控制5V与3V正常输出，从而为MCU供电，使MCU开始正常运行。MCU正常运行后，可以通过SPI指令将TJA1145从Standby状态切换至Normal状态，使其进入全功能模式，进行正常的数据收发操作。

三、产品作用

（一）实现可靠通信

在汽车电子系统中，各个ECU之间需要实时、准确地交换数据，以实现对汽车的各种控制和管理。TJA1145作为CAN总线收发器，为ECU之间的通信提供了可靠的物理层接口。它能够处理CAN协议层与物理层之间的信号转换，确保数据在总线上准确无误地传输。例如，在发动机控制系统中，发动机ECU需要通过CAN总线与其他相关ECU（如变速器ECU、进气系统ECU等）进行通信，以实现发动机的最佳运行状态。TJA1145的高速传输能力和低误码率，保证了这些通信的实时性和准确性，从而提高了发动机的性能和可靠性。

（二）降低系统功耗

随着汽车电子系统的功能越来越复杂，对功耗的要求也越来越高。TJA1145具有多种低功耗工作模式，如Standby模式和Sleep模式。在汽车处于休眠状态或某些ECU不需要频繁通信时，可以将TJA1145切换至低功耗模式，从而降低整个系统的功耗。例如，当汽车熄火后，大部分ECU可以进入休眠状态，此时TJA1145也进入Sleep模式，其功耗极低。当需要唤醒某个ECU时，通过特定的唤醒源将TJA1145唤醒，使其进入正常工作模式，实现数据的通信。这种低功耗设计有助于延长汽车的电池寿命，减少能源消耗。

（三）增强系统可靠性

汽车运行环境复杂，会受到各种干扰和故障的影响，如电磁干扰、电源波动、短路等。TJA1145具备强大的抗干扰能力和完善的保护机制，能够有效应对这些干扰和故障，保障通信系统的稳定运行。它具有优化的引脚布局和发送波形的限制，降低了运行时对外部设备产生的电磁干扰，同时也提高了自身对外部电磁干扰的抵抗能力。此外，TJA1145还具备短路保护和过温保护功能，当总线出现短路或芯片温度过高时，会自动采取保护措施，防止芯片损坏，确保系统的可靠性。

四、产品特点

（一）高速传输

TJA1145支持高达2 Mbit/s的数据传输速率，能够满足汽车电子系统对高速通信的需求。在汽车的高速数据传输场景中，如高级驾驶辅助系统（ADAS）、车载信息娱乐系统等，需要实时传输大量的数据。TJA1145的高速传输能力可以确保这些数据及时、准确地传输，提高系统的响应速度和性能。例如，在ADAS系统中，摄像头、雷达等传感器需要实时将采集到的数据传输给ECU进行处理和分析，以实现车辆的自动紧急制动、自适应巡航等功能。TJA1145的高速传输特性能够保证传感器数据的及时传输，为ADAS系统的正常运行提供保障。

（二）低功耗设计

TJA1145在Standby和Sleep模式下具有极低的功耗，其中Sleep状态下的功耗比Standby状态下更低。在Sleep模式下，芯片的功耗可以降低到微安级别，大大减少了系统的能源消耗。这种低功耗设计对于汽车电子系统非常重要，尤其是在汽车处于休眠状态或某些ECU不需要频繁通信时，能够有效延长电池寿命，降低能源成本。例如，在汽车的远程信息处理系统中，当车辆处于停放状态时，系统不需要实时进行数据通信，此时可以将TJA1145切换至Sleep模式，以降低功耗。

（三）多协议支持

TJA1145支持多种通信协议，包括CAN FD、CAN 2.0B、Single - Wire CAN等。这使得它能够适应不同类型的汽车通信网络，满足汽车电子系统多样化的需求。在汽车网络中，不同的ECU可能采用不同的通信协议，TJA1145的多协议支持能力可以实现不同协议之间的兼容和通信，简化了网络架构的设计。例如，在汽车的动力总成控制系统中，发动机ECU可能采用CAN 2.0B协议，而变速器ECU可能采用CAN FD协议，TJA1145可以同时支持这两种协议，实现发动机和变速器之间的无缝通信。

（四）强大的抗干扰能力

汽车运行环境复杂，存在大量的电磁干扰源，如点火系统、电动机、无线电设备等。TJA1145具有优化的引脚布局和发送波形的限制，能够有效降低运行时对外部设备产生的电磁干扰，同时也提高了自身对外部电磁干扰的抵抗能力。它还具备完善的总线保护功能，如短路保护和过温保护等，能够在极端环境下保护系统不受损坏。例如，在汽车的发动机舱内，电磁环境非常恶劣，TJA1145的抗干扰能力可以确保其在这种环境下稳定工作，保证通信的可靠性。

（五）灵活的唤醒功能

TJA1145支持多种唤醒方式，包括通过CAN总线上的特定唤醒帧、Wake pin的上升沿或下降沿等。这种灵活的唤醒功能使得TJA1145能够适应不同的应用场景，实现精确的唤醒控制。例如，在汽车的网络管理系统中，可以通过发送特定的网络管理帧来唤醒处于休眠状态的ECU，TJA1145能够识别这些唤醒帧并自动唤醒，从而实现系统的智能管理。

五、引脚功能

（一）电源引脚

1. BAT：该电源用于给TJA1145系统状态维护进行供电。只要BAT一直有电，TJA1145相关状态寄存器值就不会丢失，且CAN接收器由BAT供电。在汽车电子系统中，BAT引脚通常连接到汽车的常电电源，以确保芯片在汽车熄火后仍能保持某些状态信息。

2. VCC：一方面作为5V电源输入给到TJA1145系统模块进行监控是否过压或欠压，另一方面则给到CAN总线供电，且CAN发送器由VCC供电。VCC引脚的稳定供电对于TJA1145的正常工作至关重要，它需要提供符合芯片要求的电压和电流。

3. VIO：一方面作为电源输入到TJA1145系统模块进行监控是否过压或欠压，另一方面则作为SPI通信的电平转换。VIO引脚可以根据连接的微控制器的电平进行配置，使得TJA1145能够直接与3.3V或5V的微控制器相连，提高了芯片的兼容性。

（二）通信引脚

1. CANH和CANL：这两个引脚是CAN总线的差分信号引脚，用于与CAN总线进行连接。CANH和CANL之间的电压差表示传输的数据，通过差分信号传输可以提高抗干扰能力，确保数据在总线上准确传输。

2. TXD：数据发送引脚，用于将CAN控制器输出的数字信号发送给TJA1145的控制逻辑模块，进而转换为差分信号发送到CAN总线上。

3. RXD：数据接收引脚，用于接收CAN物理层接口转换后的数字信号，并将其传输给CAN控制器进行处理。

（三）控制引脚

1. INH：该引脚用于控制外部电源芯片的使能。在Sleep模式下，INH引脚处于高阻状态；当检测到有效的唤醒源时，INH引脚会拉高，使能外部电源芯片，为MCU和其他相关模块供电。

2. WAKE：Wake引脚用于本地唤醒，其上升沿或下降沿可以作为唤醒源（可通过寄存器配置）。当需要从休眠状态唤醒TJA1145时，可以通过改变WAKE引脚的电平来实现。

3. CS（片选）：SPI接口的片选引脚，用于选择TJA1145芯片。当CS引脚为低电平时，表示选中TJA1145，此时可以通过SPI接口与芯片进行通信。

4. SCK（时钟）：SPI接口的时钟引脚，用于提供SPI通信的时钟信号。时钟信号的频率和相位可以通过寄存器进行配置，以满足不同的通信需求。

5. MOSI（主出从入）：SPI接口的主出从入引脚，用于微控制器向TJA1145发送数据。

6. MISO（主入从出）：SPI接口的主入从出引脚，用于TJA1145向微控制器发送数据。

（四）状态引脚

1. INT（中断）：中断引脚，用于向微控制器发送中断信号。当TJA1145发生某些事件，如接收到特定的数据、检测到故障等时，会通过INT引脚向微控制器发送中断信号，通知微控制器进行相应的处理。

2. STB（待机）：待机状态引脚，用于指示TJA1145是否处于Standby模式。当芯片处于Standby模式时，STB引脚会输出相应的电平信号，微控制器可以通过检测该引脚的电平来判断芯片的工作状态。

六、功能

（一）数据收发功能

TJA1145能够实现CAN协议控制器与CAN总线之间的数据收发。在发送数据时，它将CAN控制器输出的数字信号转换为差分信号，并通过CANH和CANL引脚发送到CAN总线上；在接收数据时，它将总线上的差分信号转换为数字信号，并发送给CAN控制器进行处理。这种数据收发功能是TJA1145的基本功能，为汽车电子系统中的各个ECU之间的通信提供了基础支持。

（二）部分网络功能

TJA1145支持符合ISO11898 - 6标准的CAN部分网络功能，特别是对于TJA1145/FD变体（如TJA1145T/FD和TJA1145TK/FD），嵌入了专用的部分网络功能实现，称为“FD - 无源”。在睡眠/待机模式下，它能够忽略CAN FD帧，同时等待有效的唤醒帧。当网络要同时支持CAN FD和标准CAN 2.0通信时，这个功能非常有用。它允许不需要传送CAN FD消息的普通CAN控制器继续处于局部联网睡眠/待机模式，而且不会生成总线错误，从而提高了网络的效率和灵活性。

（三）电源管理功能

TJA1145具有先进的电源管理功能，能够调节通过节点的电源，并支持本地和远程唤醒功能。它可以根据不同的工作模式自动调整电源消耗，在Normal模式下，芯片处于全功能状态，功耗相对较高；在Standby模式下，芯片处于低功耗状态，不能正常收发数据，但INH引脚可以保持拉高状态；在Sleep模式下，芯片处于最低功耗状态，INH引脚处于高阻状态。通过合理的电源管理，TJA1145能够有效降低系统的功耗，延长电池寿命。

（四）故障保护功能

TJA1145具备完善的故障保护功能，包括短路保护和过温保护等。当CAN总线出现短路时，芯片会自动采取保护措施，防止过大的电流损坏芯片；当芯片温度过高时，会自动进入过温保护状态，停止正常工作，以避免芯片损坏。此外，TJA1145还具有低电压检测和恢复功能，能够实时监测电源电压，当电压低于或高于设定阈值时，会采取相应的措施，保障芯片的稳定运行。

（五）SPI通信功能

TJA1145提供SPI接口用于与外部微控制器进行通信。通过SPI接口，微控制器可以对TJA1145进行配置、控制和状态获取。例如，可以配置芯片的工作模式、波特率、过滤器设置等参数，读取芯片的状态信息，如错误状态、接收到的数据等。SPI通信功能使得TJA1145能够与各种微控制器进行灵活的集成，方便开发者进行系统设计和开发。

七、应用产品

（一）汽车电子控制单元（ECU）

TJA1145广泛应用于汽车的各种电子控制单元中，如发动机控制单元、变速器控制单元、车身控制单元等。在发动机控制单元中，TJA1145负责与其他相关ECU进行通信，实现发动机的最佳运行状态控制；在变速器控制单元中，它能够实现变速器与发动机之间的协调控制，提高变速器的换挡性能和燃油经济性；在车身控制单元中，TJA1145可以控制车身的各种电器设备，如灯光、门窗、雨刮器等，实现车身的智能化控制。

（二）高级驾驶辅助系统（ADAS）

随着汽车智能化的发展，高级驾驶辅助系统在汽车中的应用越来越广泛。TJA1145的高速传输能力和低功耗特性使其成为ADAS系统的理想选择。在ADAS系统中，摄像头、雷达等传感器需要实时将采集到的数据传输给ECU进行处理和分析，TJA1145能够确保这些数据及时、准确地传输，为ADAS系统的各种功能（如自动紧急制动、自适应巡航、车道保持辅助等）提供支持。

（三）车载信息娱乐系统

车载信息娱乐系统是汽车的重要组成部分，它能够为驾驶员和乘客提供丰富的娱乐和信息服务。TJA1145可以用于实现车载信息娱乐系统中各个模块之间的通信，如音频播放器、视频播放器、导航系统、蓝牙模块等。通过TJA1145的高速通信，用户可以享受到流畅的多媒体体验和便捷的信息服务。

（四）工业控制领域

除了汽车电子领域，TJA1145还可应用于其他需要高速、可靠通信的工业控制网络中。在工业自动化生产线上，各个设备之间需要进行实时的数据交换和协同控制，TJA1145能够满足这些设备对通信的要求，提高生产线的效率和可靠性。例如，在机器人控制系统中，TJA1145可以用于实现机器人控制器与各个执行机构之间的通信，确保机器人的精确运动和操作。

八、可替代常见型号

（一）TJA1044T

TJA1044T也是一款常用的CAN收发器，与TJA1145相比，它在某些性能指标上可能略有差异，但在一些对性能要求不是特别高的应用场景中，可以作为TJA1145的替代型号。TJA1044T同样具有基本的CAN数据收发功能，能够满足一般的汽车通信需求，但在高速传输、低功耗和部分网络功能等方面可能不如TJA1145出色。

（二）TJA1042

TJA1042是一款广泛应用于汽车电子领域的CAN收发器，它具有成本低、性能稳定等特点。在一些对成本较为敏感的应用中，TJA1042可以作为TJA1145的替代选择。虽然TJA1042的数据传输速率和功能可能相对有限，但对于一些简单的汽车通信网络，它能够提供可靠的通信解决方案。

（三）TJA1051

TJA1051是一款高性能的CAN收发器，具有一定的抗干扰能力和保护功能。在某些应用场景中，当对TJA1145的供应或成本有特殊考虑时，TJA1051可以作为一种替代方案。不过，TJA1051可能在部分网络功能和低功耗设计方面与TJA1145存在一定差距，需要根据具体的应用需求进行评估和选择。

（四）SIT82C250

SIT82C250是一款常见的CAN收发器，在工业控制和汽车电子领域都有一定的应用。它具有基本的CAN通信功能，能够满足一些简单的通信需求。与TJA1145相比，SIT82C250在性能和功能上可能相对较弱，但在一些对成本和性能要求不高的场合，可以作为TJA1145的替代型号。