Beatrice Fankem

システム ベース チップ (SBC) の最もシンプルな形態は、コントローラ エリア ネットワーク (CAN) またはローカル相互接続ネットワーク (LIN) のトランシーバをパワー マネージメントの素子と統合した半導体です。パワー マネージメントの素子としては、低ドロップアウト レギュレータ (LDO)、DC/DC コンバータ、あるいはその両方を使用できます。

SBC は素子やトランシーバのフットプリントを低減するのに役立ちます。特に、アプリケーションが追加の電力を必要とする場合やレイアウトに制約がある場合に効果的です。テキサス・インスツルメンの SBC は、システムにおけるエネルギー消費も削減できるため、バッテリ寿命の延長と消費電力の低減に貢献します。

SBC について掘り下げる前に、CAN と LIN のトランシーバについて確認しておきましょう。どちらのトランシーバも、それぞれのテクノロジー向けに、ケーブルによるさまざまなノード間の通信を実現するバス インターフェイスです。トランシーバはプロセッサ A からシングルエンドの情報を受け取り、それを差動信号に変換してケーブルで伝送します。受信トランシーバは差動信号を受け取り、それをシングルエンドに戻してから、さらなる処理のためにプロセッサ B に送信します。

CAN と LIN の基本的なトランシーバは市販されていますが、それらの保護機能を強化しつつ、設計の複雑さ、スペース、コストを低減することが可能です。多くの場合、これらの機能には、バス フォルト保護や静電放電保護に加え、データをプロセッサとの間で 1.8V から 3.3V または 5V の入出力 (V‌_IO‌ とも呼ばれる) で送受信できる機能が含まれます。

車載システムや産業システムの設計者は、SBC の高いレベルの統合と信頼性の向上により、CAN または LIN と電圧レギュレータを使用するあらゆるシステムについて、設計の軽量化と低コスト化が可能になります。

SBC は、統合レベルに基づいて主に 3 つのカテゴリに分類されます。

• 汎用 SBC には、バス インターフェイス (CAN、LIN、またはその両方) に加え、システムの他の部品に電力を供給する出力電圧を備えた LDO が含まれます。このタイプの SBC には、ホストからの機能構成用のシリアル ペリフェラル インターフェイス (SPI) またはピン制御、ベース ウォッチドッグ タイマ、ウェイク ピンも含まれることがあります。
• ミッドレンジ SBC には、基板のフットプリントをさらに削減する拡張機能が統合されています。これらの機能には、複数の電力素子、ハイサイド スイッチ、複数のウェイク ピン、LIMP ピン、構成可能なウォッチドッグ タイマが含まれます。LIN または CAN のトランシーバを複数搭載するかバス インターフェイスを拡張するオプションを提供して、チャネル拡張をサポートするものもあります。電力素子としては、出力電流が 250mA を超える場合は DC/DC、250mA までであれば LDO を使用できます。
• アドバンスト SBC は、システム全体のニーズに応じて異なる特別な機能を提供します。たとえば、統合型 CAN コントローラ / トランシーバは、SPI から CAN フレキシブル データ レート (FD) コントローラへの変換 SBC とも呼ばれ、統合型 CAN コントローラを持たないホストや追加の CAN チャネルを必要とするホストと簡単にペアリングできます。

テキサス・インスツルメンツの SBC のいくつかの例について、それぞれの主な特長と利点を確認してみましょう。

TCAN11623-Q1 の汎用 SBC は CAN FD トランシーバ、ウェイク ピン、3V、70mA の LDO 出力を内蔵しており、TCAN11625-Q1 は 5V、100mA の LDO 出力をサポートしています。外部の小さい負荷には LDO で電力を供給し、ノードについてはウェイク ピンを使用して外付け部品でウェイクアップできます。TCAN11623-Q1 ファミリのデバイスは自己給電機能を備えているため、SBC に電力を供給するための追加の電圧レールが不要です。

TLIN1431-Q1 のミッドレベル SBC には、LIN トランシーバ、ウォッチドッグ タイマ、ハイサイド スイッチ、ウェイク ピン、125mA の LDO が搭載されています。また、TLIN1431-Q1 はチャネル拡張もサポートしているため、プロセッサから別の汎用入出力を使用せずに、外付けの LIN または CAN FD トランシーバを追加および制御することでシステムを柔軟に拡張できます。図 2 は、TCAN11623-Q1 を含む TLIN1431-Q1 の基本ブロック図です。チャネル拡張機能により、設計者は CAN チャネルを追加し、システムにおける小さい負荷用に別の電源を用意できます。

TCAN4550-Q1 のアドバンスト SBC は、CAN FD コントローラと CAN FD トランシーバの両方を 1 つのパッケージに統合したものです。ローカル ウェイク ピン、ウォッチドッグ タイマ、70mA の LDO 出力を備えています。TCAN4550-Q1 は、CAN インターフェイスを備えていないホストに CAN 通信を追加し、CAN チャネルの追加を可能にします。また、Classical CAN と CAN FD のギャップを埋める役割も果たします。図 3 に、TCAN4550-Q1 の基本的なブロック図と SPI 経由でのホスト プロセッサへの接続を示します。

TCAN4550-Q1 は、1.8V、3.3V、5V をサポートする V_IO、ウェイク、インヒビット、通常は利用できないプロセッサ機能をイネーブルにできるタイムアウト ウォッチドッグなどの追加機能を備えています。

テキサス・インスツルメンツの CAN と LIN の SBC は、基板面積、システム コスト、電力効率が最適化されています。また、テキサス・インスツルメンツでは、設計者が機能安全への準拠を達成し、自動車 OEM メーカーの排出量や製造に関する要件を満たすことができるように、各種ドキュメントを提供しています。

まとめ

バス通信インターフェイスを必要とし、システムの他の部品に電力を供給する必要があるあらゆるシステムにとって、SBC は最適なソリューションとなります。SBC は、トランシーバのタイプ、出力電圧、電流ソースに基づいて、さまざまなオプションが提供されています。テキサス・インスツルメンツでは、車載および産業用アプリケーションの幅広い要件を満たす SBC のアーキテクチャを定義しています。設計者は、それぞれのシステムのニーズに基づいて SBC を構成できます。

SBC は、CAN と LIN の規格を活用して市場のニーズに基づいて進化し、絶えず変化する市場環境のニーズに対応します。

その他資料

• TCAN4550-Q1 の統合型 LDO の詳細については、『TCAN4550-Q1 の LDO 性能の詳細』を参照してください。
• 技術記事『ディスクリート SBC：あらゆるアプリケーションに対応する汎用性と拡張性に優れたソリューション』をご覧ください。
• 技術記事『CAN FD の速度関連以外の利点』をご覧ください。