一、引言

在商業航天領域蓬勃發展的當下，通訊衛星承擔著愈發關鍵的角色。從提供全球通信服務到支持各類遙感監測任務，通訊衛星需要處理海量數據并確保數據傳輸的高度可靠與實時性。而 CANFD（Controller Area Network Flexible Data Rate）技術作為一種先進的通信協議，以其高速數據傳輸和靈活的數據速率配置，正逐漸成為商業航天通信的首選技術之一。其中，ASM1042 這款高性能 CANFD 芯片，憑借其獨特的性能優勢，在商業航天通訊衛星應用中展現出巨大的潛力。

二、商業航天通訊衛星對芯片的需求

高數據傳輸速率 ：現代通訊衛星需實時傳輸大量數據，如高清圖像、視頻流以及各類科學探測數據。傳統的通信協議速率已難以滿足，例如衛星對地面進行高清遙感圖像拍攝后，需在短時間內將大量圖像數據回傳至地面站，此時就需要芯片支持高速數據傳輸，像 CANFD 技術所具備的高達 5Mbps 甚至更高的數據傳輸速率才能符合要求。

高可靠性 ：衛星在太空環境中面臨復雜的輻射、極端溫度變化以及強烈的電磁干擾等惡劣條件。芯片必須能夠在這樣的環境下穩定工作，確保數據傳輸的準確性和連續性，避免因環境因素導致通信中斷或數據錯誤。

抗輻照能力 ：太空輻射環境復雜，包括高能質子、電子以及各種宇宙射線等，這些輻射會對芯片產生單粒子效應，導致芯片邏輯錯誤甚至硬件損壞。因此，通訊衛星所使用的芯片需具備強大的抗輻照能力。

低功耗 ：衛星的能源供應主要依賴太陽能電池板，能源十分寶貴。芯片在滿足高性能需求的同時，需盡可能降低功耗，以延長衛星的工作壽命和減少能源消耗。

三、ASM1042 CANFD 芯片性能特點

高速率通信 ：ASM1042 支持高達 5Mbps 的數據傳輸速率，遠超傳統 CAN 總線的 1Mbps 速率，能夠快速傳輸大量數據，滿足通訊衛星對高速數據交互的需求。例如在衛星與地面站進行大數據量的文件傳輸時，可大幅縮短傳輸時間。

高可靠性設計 ：該芯片通過 AEC - Q100 Grade1 認證，嚴格符合 ISO 11898 - 2:2016 和 ISO 11898 - 5:2007 物理層標準，提供了強大的功能安全保障。其具有多種保護特性，如 IEC ESD 保護高達 ±15kV，可有效防止靜電對芯片造成的損害；總線故障保護高達 ±70V，能應對異常電壓情況；VCC 和 VIO 電源終端具有欠壓保護，確保在電源電壓不穩定時芯片的安全運行。

低功耗模式 ：具有低功耗待機模式及遠程喚醒請求特性，能夠有效降低功耗。在衛星處于非數據傳輸的待機狀態時，芯片可進入低功耗模式，減少能源消耗，當需要進行數據通信時，又能通過遠程喚醒迅速恢復工作。

兼容性強 ：支持 3.3V 和 5V MCU，可與多種微控制器配合使用，便于系統集成和設計，降低了開發難度和成本。

四、ASM1042 應用電路

電源管腳

VCC ：該管腳為芯片提供工作電源，電壓范圍需嚴格滿足芯片規格要求，一般在正常工作時應保持穩定的電壓值。在電源接入端應添加合適的去耦電容，通常使用 0.1μF 的陶瓷電容靠近芯片 VCC 管腳放置，以濾除電源線上的高頻噪聲，保證電源的純凈度，防止對芯片內部電路產生干擾。

VIO ：用于提供邏輯輸入輸出的電源電壓，同樣需保證其穩定性。在設計中，要確保 VIO 與 VCC 之間的電壓差在允許范圍內，否則可能影響芯片的邏輯電平轉換和信號傳輸。

通信管腳

CANH 和 CANL ：這兩個管腳是 CAN 總線通信的差分信號輸出輸入管腳。CANH 輸出高電平信號，CANL 輸出低電平信號，通過兩者之間的差分電壓來傳輸數據。在連接到 CAN 總線時，需在 CANH 和 CANL 與總線之間串聯適當阻值的電阻，一般為幾十歐姆，如 33Ω，用于限流和匹配總線阻抗，提高信號傳輸的穩定性和抗干擾能力。同時，為防止總線上的過電壓損壞芯片，還應在 CANH 和 CANL 管腳上添加 TVS（瞬態電壓抑制二極管）進行過壓保護。

TXD 和 RXD ：分別為數據發送和接收管腳。TXD 用于將微控制器或其他主控設備的待發送數據傳輸至芯片內部的發送電路，進而通過 CANH 和 CANL 發送到總線上；RXD 則用于接收來自 CAN 總線上的數據，并傳輸至主控設備進行處理。在連接 TXD 和 RXD 管腳時，要注意電平匹配，確保與主控設備的通信接口電平一致，必要時可使用電平轉換電路。

控制與狀態管腳

STB（Standby） ：待機控制管腳。當該管腳接收到低電平時，芯片進入低功耗待機模式，此時芯片的功耗大幅降低，但仍可通過特定的喚醒信號（如總線上的特定數據幀）被喚醒。在系統設計中，可根據實際需求通過主控設備的 GPIO（通用輸入輸出）管腳來控制 STB 管腳的電平，實現對芯片工作模式的靈活切換。

五、ASM1042 在商業航天通訊衛星中的電路應用

衛星姿態控制系統 ：在衛星姿態控制系統中，需要實時采集姿態傳感器的數據，并將控制指令快速傳輸至執行機構。ASM1042 芯片可連接各類姿態傳感器（如陀螺儀、加速度計等）與姿態控制執行機構（如反作用飛輪、推力器等）。傳感器將采集到的衛星姿態數據通過 CAN 總線傳輸給 ASM1042 芯片，芯片再將數據高速傳輸至衛星的中央處理單元進行分析處理。中央處理單元根據分析結果生成控制指令，通過 ASM1042 芯片經 CAN 總線發送到執行機構，實現對衛星姿態的精確控制。由于 ASM1042 的高速通信能力，可確保姿態數據的及時傳輸和控制指令的快速響應，提高姿態控制的精度和實時性。

衛星電源管理系統 ：衛星電源管理系統涉及到對太陽能電池板、電池組以及各類用電設備的管理和監控。ASM1042 芯片可用于連接電源模塊、電池管理單元和用電設備。太陽能電池板產生的電能信息、電池組的充放電狀態數據等可通過 CAN 總線經 ASM1042 芯片傳輸至電源管理控制器，控制器根據這些數據進行電能的合理分配和管理，并將控制指令通過 ASM1042 芯片發送到相應的設備。例如，當檢測到電池組電量較低時，電源管理控制器通過 ASM1042 芯片向太陽能電池板控制電路發送指令，調整太陽能電池板的工作狀態，以提高充電效率。同時，ASM1042 的高可靠性和抗輻照能力，能確保在太空復雜環境下電源管理系統通信的穩定運行。

衛星數據存儲與回傳系統 ：在衛星進行數據存儲和回傳過程中，ASM1042 芯片發揮著重要作用。衛星在運行過程中采集到的大量科學數據、遙感圖像數據等先存儲在衛星的數據存儲設備中。當需要將這些數據回傳至地面站時，數據存儲設備通過 CAN 總線將數據傳輸給 ASM1042 芯片，芯片再將數據高速發送到衛星的數據傳輸模塊，通過無線通信鏈路傳輸到地面站。由于 ASM1042 支持高速數據傳輸，可大大縮短數據回傳的時間，提高數據傳輸效率。并且其具備的多種保護特性，可保障在數據傳輸過程中不受電磁干擾和異常電壓的影響，確保數據的完整性和準確性。

六、ASM1042 的商業前景

國產替代優勢顯著 ：隨著商業航天產業的快速發展，對核心芯片的自主可控需求日益迫切。ASM1042 作為國產 CANFD 芯片，在性能上與國外同類產品相當甚至在某些方面更具優勢，如出色的抗輻照能力。其 PIN TO PIN 兼容 TI TCAN1042、NXP TJA1042 等國外主流型號管腳，硬件方案無需改版即可直接替換，這使得國內衛星制造商能夠快速實現芯片的國產化替代，降低對國外芯片的依賴，保障供應鏈安全，在國內商業航天市場具有廣闊的應用前景。

契合商業航天發展趨勢 ：商業航天正朝著低成本、高可靠性、高性能的方向發展。ASM1042 的高速率、高可靠性、低功耗以及抗輻照等特性，完全契合商業航天通訊衛星對芯片的需求趨勢。隨著低軌衛星星座的大規模建設，對具備上述特性的芯片需求量將大幅增加，ASM1042 有望在這一領域占據重要市場份額，成為低軌衛星通信系統中的關鍵芯片。

拓展至相關領域 ：除了商業航天通訊衛星應用外，ASM1042 憑借其優秀的性能，還可拓展至其他航天設備以及航空、工業自動化等對數據通信可靠性和速率要求較高的領域。例如在飛機的航空電子系統、工業機器人的控制系統等方面，都有潛在的應用機會，進一步擴大了其市場空間和商業價值。

七、結論

ASM1042 CANFD 芯片憑借其高速率通信、高可靠性、抗輻照、低功耗以及良好的兼容性等諸多優勢，在商業航天通訊衛星的姿態控制、電源管理、數據存儲與回傳等關鍵系統中有著重要的應用價值。嚴格的管腳使用規范確保了其在電路中的穩定運行，豐富的電路應用場景展現了其強大的適用性。并且，從商業前景來看，其國產替代優勢和契合行業發展趨勢的特點，使其具有巨大的市場潛力。隨著商業航天產業的持續發展，ASM1042 有望在推動商業航天技術進步和產業升級方面發揮更為重要的作用，為商業航天領域帶來更多創新應用和發展機遇。

審核編輯 黃宇