GMSL SerDes在雙汽車電子控制單元(ECU)中的應(yīng)用

摘要：Maxim的吉比特(千兆)多媒體串行鏈路(GMSL)方案可以對(duì)數(shù)字視頻和音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行串行轉(zhuǎn)換，然后通過一對(duì)雙絞線串行傳輸。另外，集成雙向控制通道可以使能單個(gè)微處理器(µC)對(duì)串行器、解串器和所有連接外設(shè)編程。在典型應(yīng)用中可以省去遠(yuǎn)端微處理器及相關(guān)器件，如：時(shí)鐘源/晶體和低壓電源。此方案不但簡化了遠(yuǎn)端設(shè)計(jì)，而且降低了系統(tǒng)成本、尺寸和功耗。但是，有些情況下，考慮到GMSL之外的特殊需求，系統(tǒng)中仍然在鏈路的兩端駐留了µC。這篇應(yīng)用筆記描述了如何連接兩個(gè)µC，控制GMSL。

雙µC應(yīng)用基礎(chǔ)

使用單µC時(shí)，如果µC位于串行器側(cè)，通常將串行器/解串器兩端控制方向選擇引腳(CDS)置為低電平;如果µC位于解串器側(cè)，則將方向控制選擇置為高電平。然而，如果將串行器的CDS置低、解串器的CDS置高，則每個(gè)GMSL芯片都可以同時(shí)連接到各自對(duì)應(yīng)的µC (圖1)。

圖 1. 簡單的雙µC應(yīng)用原理圖，CDS設(shè)置如圖所示

內(nèi)部操作

使用兩個(gè)µC時(shí)，串行器和解串器的I²C主機(jī)都被禁用，而且RX/SDA和TX/SDL由其對(duì)應(yīng)的µC配置為UART接口。由于每個(gè)器件都作為本地器件運(yùn)行，所以不能進(jìn)入休眠狀態(tài)。利用對(duì)應(yīng)的低電平有效PWDN引腳控制每個(gè)器件進(jìn)入低功耗狀態(tài)。切記，當(dāng)從電源關(guān)斷狀態(tài)喚醒時(shí)，所有器件設(shè)定都復(fù)位到它們的上電初始值。

圖2. 串行器狀態(tài)圖(CDS = 低電平)

圖3. 解串器狀態(tài)圖(CDS = 高電平)

雙µC應(yīng)用中的沖突問題

圖1所示配置中，每個(gè)µC都可以按照GMSL UART協(xié)議與MAX9259串行器、MAX9260解串器或其它µC通信。GMSL不提供防沖突措施，用戶需要自行提供沖突處理措施。

獨(dú)立組網(wǎng)

防沖突最簡單的方法是讓每個(gè)µC將其附屬的串行器/解串器的FWDCCEN和REVCCEN位置0 (0x04 D[1:0])。這種方案禁用正向和反向控制通道的接收器、發(fā)送器，而且有效地將控制網(wǎng)絡(luò)分成兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)(圖4)。任何通過串行鏈路的通信首先需要每一側(cè)的µC重新使能相應(yīng)鏈路端的通信。這種設(shè)置在“常通”應(yīng)用中非常有效，其關(guān)鍵鏈路特定寄存器的設(shè)置不會(huì)從初始狀態(tài)改變。

圖4. 獨(dú)立控制網(wǎng)絡(luò)避免了沖突的可能性

軟件沖突處理

在那些兩端串行鏈路間必須通信的應(yīng)用中，用戶可以通過更高層的協(xié)議避免沖突(圖5)。以下例子中，每個(gè)µC都會(huì)等待ACK幀來判定其指令是否成功。發(fā)生沖突時(shí)，串行器/解串器不會(huì)發(fā)出ACK幀。接收ACK幀失敗后，在重新發(fā)送指令前，µC會(huì)根據(jù)它們的器件地址等待一段時(shí)間。由于此設(shè)計(jì)中，微處理器有不同的器件地址，在重試通信時(shí)不會(huì)出現(xiàn)沖突。

圖5. 軟件處理沖突的示例

單/雙µC應(yīng)用

某些應(yīng)用不要求兩個(gè)µC始終保持工作。工作時(shí)，如果任一端的CDS輸入改變了狀態(tài)，相應(yīng)器件將按照MAX9259數(shù)據(jù)手冊(cè)中介紹的鏈路啟動(dòng)步驟恢復(fù)工作。根據(jù)需要，在單µC和雙µC工作中切換，輪流使能GMSL會(huì)占用更少資源?？梢躁P(guān)斷不用的µC以降低功耗，有助于延長電池壽命。

遠(yuǎn)端顯示示例(解串器)

在下面應(yīng)用中，鏈路的解串器側(cè)是一個(gè)配置用于遙控電源開/關(guān)的顯示面板。板子關(guān)斷輸入和單/雙µC控制都連接到MAX9260 GPIO0的輸出端(圖6)。一旦上電，GPIO輸出高電平，以保持遠(yuǎn)端器件關(guān)閉，解串器由于附加的反相器配置為遠(yuǎn)端器件。由于MS連接到GPIO，MAX9260在休眠模式下上電，其余所有器件處于低功耗狀態(tài)。

為了開啟遙控面板，串行器喚醒MAX9260并建立串行鏈路。然后，串行器端的µC設(shè)置GPIO0為低電平，使MS置低、反相器輸出高電平。反相器設(shè)置MAX9260為本地器件，并喚醒遠(yuǎn)程顯示面板的其它電路。MS必須置為低電平，以保持MAX9260 UART接口的基本模式。

如需關(guān)斷遠(yuǎn)端面板，則串行器設(shè)置GPIO0為高電平來關(guān)斷遠(yuǎn)端器件并將MAX9260置為遠(yuǎn)端器件。然后，在MAX9260內(nèi)設(shè)置SLEEP = 1，使器件進(jìn)入睡眠模式。

圖6. 單/雙µC遠(yuǎn)端顯示舉例

遠(yuǎn)程攝像機(jī)舉例(串行器)

類似于上述例子，鏈路的串行器側(cè)為配置成遠(yuǎn)端電源開/關(guān)的攝像模組。MAX9259的INT輸出控制板子的關(guān)斷輸入和單/雙µC切換(圖7)。在此應(yīng)用中，INT作為GPO使用，通過設(shè)置SETINT(MAX9259的0x0D D7)或解串器的INT輸入對(duì)輸出進(jìn)行控制。一旦上電，INT輸出為低電平，保持遠(yuǎn)端器件關(guān)斷。反相器輸出連接到CDS，將串行器配置為遠(yuǎn)端器件。由于低電平有效AUTOS置為高電平，MAX9259在休眠模式下上電。

如要開啟遠(yuǎn)端面板，解串器通過GMSL UART指令喚醒MAX9259。然后，解串器設(shè)置MAX9259的INT輸出為高電平，使所有遠(yuǎn)端器件上電。反相器輸出將MAX9259置為本地器件，可通過本地µC接收UART指令。