面向无线传感器节点的集成CAN总线芯片设计.pdf

无线传感器节点在各类监测和控制系统的广泛应用中扮演着重要角色。为了提高无线传感器节点的集成度与可靠性，设计集成CAN总线芯片成为了一种有效的技术手段。CAN（Controller Area Network）总线是国际上应用最广泛的现场总线标准之一，ISO11898为其规定的国际标准协议。本文介绍了基于无线传感器节点的集成CAN总线芯片的设计，该芯片以混合信号集成电路设计技术为基础，集成CAN总线控制器与收发器，并在Global Foundry的0.35微米CMOS工艺中实现了流片，最终得到了面积仅为4mm2的芯片。测试表明，该芯片符合ISO11898标准协议，能够以最高1Mbyte/s的速度与商用CAN总线通信芯片正确通信，适用于无线传感器CAN总线通信系统。 关键词“集成芯片设计”突出了芯片的集成特性，而“CAN总线”则是该芯片设计的核心技术标准。“无线传感器”则体现了该芯片的应用场景。“混合信号电路设计”、“实时通信”则分别指向了设计过程和芯片工作能力的两个重要方面。EEACC:1280 是该篇论文的索引代码，而中图分类号TN492指出了论文属于电子元件领域的研究。 在无线传感器领域，由于成本低廉、灵活性高，传感器节点在工业控制、航空电子和医疗器械等领域的应用日益增长。传统分布式无线传感器CAN总线数据通信系统中，通常需要无线传感器、主控制器、CAN控制器和CAN收发器等多个部分共同完成数据的采集、处理和传输。例如，在汽车轮胎监测系统中，无线传感器负责实时收集轮胎内的气压数据，通过CAN总线传输至上位控制机，上位机利用这些数据判断轮胎气压是否异常并进行控制，以保持轮胎内气压正常。 然而，传统通信系统中，CAN控制器和收发器一般采用分立的芯片，这需要通过PCB板连接以降低数字电路芯片与模拟电路芯片之间的干扰，导致节点的集成度较低。在本设计中，将CAN总线控制器和收发器集成在单一芯片中，不仅提高了节点集成度，还有助于降低成本、提高系统的稳定性和可靠性。 此外，混合信号集成电路设计技术在本项目中起到了关键作用。混合信号设计涉及到模拟信号和数字信号处理的结合，这在无线传感器节点的集成CAN总线芯片设计中尤为重要。该技术使得芯片设计更加复杂，同时也使得性能更加优越，能够满足实时通信的要求。 实时通信作为关键词，体现了无线传感器节点在数据采集和传输中的即时性需求。实时性是许多应用领域的基本要求，特别是在需要即时响应的工业控制系统和车辆安全监测系统中。因此，集成CAN总线芯片设计必须满足实时通信的要求，保证数据传输的及时性和准确性。