【ADAS 域控制器硬件设计】TJA1101 硬件设计指南

关键字 :NXPTJA1101

        继上篇博文介绍的车载以太网 PHY 收发器 - TJA1102,本文要介绍的是另外一款 PHY – TJA1101,TJA1101 同样是 NXP 推出的一款高性能单端口以太网 PHY 收发器。

下面就来介绍下 TJA1101 的特点及其在硬件设计上的注意点。

1. 芯片介绍
1.1 概述

        TJA1101 是一款高性能单端口、符合 IEEE 100BASE-T1 标准的以太网 PHY 收发器。该器件专为汽车应用而设计且符合相关标准,在长达 15 米的未屏蔽双绞线(UTP)上,每端口提供 100Mbit/s 发射和接收能力。高集成度的器件设计可靠,节省了外部元件、成本和空间。

通过在数据线上实现完全符合 OPEN Alliance TC-10 标准的睡眠和唤醒转发,并通过更换专用唤醒线路节省了线路成本和重量,从而证明了未来的可靠性。

        TJA1101 基本特征同 TJA1102 相似,本文就不再重复介绍。

1.2 封装及引脚信息
       ① 封装:TJA1101 系列封装为 HVQFN36(SOT1092-2),具体封装参数如图:

       ② 引脚定义:

        可以看到,相较于 TJA1102,TJA1101 拥有更小的体积,对于节省 PCB 面积更有利。

        不过两者的应用各有针对性,TJA1102(S)更适合应用在“主控端”,因为:①其 双/单 端口封装兼容,可以灵活根据实际应用切换,灵活控制成本;②TJA1102 支持内部反向中继,可以实现“主控端”外挂的另外两个设备快速通信,

具体可以参考下图的应用:

2. 硬件设计指南
2.1 电源设计

        TJA1101 的 VDDD(1V8)可以选择由内部稳压器或者外部提供,通过“SEL_1V8”引脚来配置:高电平为外部 1.8V LDO,低电平为内部 1.8V LDO。

        电源引脚 VDDA(TX)、VDDD(3V3)和 VDDA(3V3)需要使用一个铁氧体磁珠串接在供电端;对于 VDD(IO),建议采用 R-C 滤波器或铁氧体磁珠。

具体电源参考设计如下图:

注意:上图中 VBAT 接到了 3.3V,VBAT 也可以由电池直接提供,主要用于支持唤醒。建议在 PHY 的电池供电线路上放置一个 1k 欧姆的串联电阻,以增强对汽车瞬变的保护。此外,增加 100nF 的电容与串联电阻形成低通滤波器,可用于增强瞬态保护。

具体电路如下图所示:

2.2 接口设计

        TJA1101 各接口基本和 TJA1102 相似,本文不再重述。

配置引脚:

TJA1101 在上电时通过读取 #22,#21,#18,#17,#4 的引脚电平状态决定其对应的模式(上拉为逻辑“1”,下拉为逻辑“0”。上/下拉电阻的值应该在 5k~20kOhm 之间),具体配置如图所示:


2.3 时钟设计

        TJA1101 的时钟可以由一个 25MHz 晶振或者一个 50MHz 的参考时钟(RMII 模式下)来提供。如果使用晶振,它应该满足下面给出的要求:

2.4 参考设计

        如下图所示为 TJA1101 与 SPC5744P 相连的参考设计(引用《ADAS 域控制器 - Lion》的原理图):

设计原理图时需要注意:所选择的接口、时钟模式以及地址等所对应的配置引脚的状态一定要正确,否则将造成无法适配从而不能正常工作(在初版调试时可以多预留上下拉电阻,方便配置不同的模式,便于调试)。

2.5 PCB Layout 指导

       ① MDI 接口: 100 ohm +/- 10% 差分阻抗,所有器件对称放置,Common mode choke 之前的所有器件靠近芯片侧放置。对内保证等长(10 mil 之内)
       ② MII 接口: 50 ohm +/- 10% 单端阻抗,串阻靠近信号发送端放置。
                         同组信号内保持等长(50 mil 之内),例如 RX data 和 RX clk。
       ③ 建议对时钟和数据信号使用埋地或包地处理,以减少辐射指标。
       ④ 尽量减小寄生电感和电阻:
            ● 减少去耦电容的电源与地脚之间的痕迹长度;
            ● 增加导线宽度;
            ● 小电容尽量靠近芯片引脚,因为谐振频率高的小电容更容易受到寄生电感和电阻的影响。

        伴随着本期《TJA1101 硬件设计指南》的收尾,整个【ADAS 域控制器硬件设计】系列关于 AUTO PHY & SWITCH 设计相关的博文就全部结束了,下一期会给大家带来其余车载相关接口芯片的介绍及其硬件设计指南,欢迎大家持续关注我的博文。

3. 参考文档

      ① TJA1101 Datasheet:《TJA1101 100BASE-T1 PHY for automotive Ethernet (REV 1.0)
      ② TJA1102 Application hints:《AH1706 - TJA1101 Automotive Ethernet PHY (REV 1.0)

 

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