基于LIN協(xié)議的汽車(chē)感測(cè)器系統(tǒng)

隨著汽車(chē)電子系統(tǒng)的進(jìn)展，對(duì)低成本、高可靠性感測(cè)器系統(tǒng)的需求變得越來(lái)越重要。盡管為滿足這些需求還有許多挑戰(zhàn)需要克服，但互連架構(gòu)和混合訊號(hào)制程的進(jìn)步已經(jīng)大幅增強(qiáng)了智慧性、降低了成本并提高了可靠性。而且，更多的先進(jìn)技術(shù)也不斷問(wèn)世。

　　目前，大多數(shù)感測(cè)器系統(tǒng)是基于一種架構(gòu)，即從感測(cè)器直到系統(tǒng)的主要電子控制單元(ECU)都是類比訊號(hào)鏈。在極為嘈雜的汽車(chē)環(huán)境中，要保持這些系統(tǒng)的訊號(hào)完整性是一個(gè)挑戰(zhàn)。

　　一種解決方案是采用簡(jiǎn)單的專用技術(shù)(例如脈沖寬度調(diào)變(PWM)或可變脈沖寬度)，在不同的實(shí)體層上以數(shù)位方式傳送訊號(hào)。但這些方法存在幾個(gè)缺點(diǎn)。一般而言，每個(gè)訊號(hào)都需要一根單獨(dú)的線路，而且資訊通常是從感測(cè)器單向輸出到主要的ECU。因此不可能利用這種感測(cè)器子系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊和診斷。

　　另一種方案是利用CAN匯流排將訊號(hào)傳回到主要ECU。不過(guò)，這種方法通常需要一個(gè)微控制器和支援電路，因而會(huì)增加相當(dāng)可觀的成本。

　　圖1：基于LIN的感測(cè)器系統(tǒng)架構(gòu)。

　　目前有兩種技術(shù)趨勢(shì)推動(dòng)汽車(chē)感測(cè)器系統(tǒng)的發(fā)展：區(qū)域互連網(wǎng)路(LIN)協(xié)議和混合訊號(hào)半導(dǎo)體制程技術(shù)的進(jìn)步。

　　盡管LIN最初瞄準(zhǔn)的是車(chē)身電子組件，但它已被創(chuàng)造性地應(yīng)用于新的方面，例如感測(cè)器介面。 LIN所具備的幾種特性使其適于作為感測(cè)器子系統(tǒng)的實(shí)體層和協(xié)議。這是一種低成本、雙向的單線實(shí)體層實(shí)現(xiàn)方法，減少了對(duì)訊號(hào)線及其線束的需求。如果模組中含有一個(gè)以上的感測(cè)器就更能突顯這種方法的優(yōu)勢(shì)，而且所有的輸出都能透過(guò)多工在單一LIN匯流排上實(shí)現(xiàn)。

　　基于LIN的感測(cè)器系統(tǒng)架構(gòu)

　　LIN協(xié)議基于主從架構(gòu)，在這種架構(gòu)中，所有的匯流排通訊都由主節(jié)點(diǎn)控制和調(diào)度。這種特性為訊號(hào)傳輸提供了保證的延遲時(shí)間，使系統(tǒng)具有可預(yù)測(cè)性，這對(duì)大多數(shù)感測(cè)器訊號(hào)來(lái)說(shuō)是絕對(duì)必需的。 LIN匯流排架構(gòu)可擴(kuò)展到16節(jié)點(diǎn)，而且不需要仲裁機(jī)制，因?yàn)樗械膮R流排通訊都由主節(jié)點(diǎn)調(diào)度。

　　從節(jié)點(diǎn)是自同步的，并可利用晶片上RC振蕩器代替晶振或陶瓷諧振器，因而在系統(tǒng)級(jí)上大幅降低成本。該協(xié)議十分簡(jiǎn)單且已標(biāo)準(zhǔn)化，適用于異步串列介面(UART/SCI)。此外，矽實(shí)現(xiàn)的成本相當(dāng)?shù)?，甚至采用通常用于感測(cè)器訊號(hào)介面IC的混合訊號(hào)制程也是這樣。透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化，基于LIN的感測(cè)器子系統(tǒng)能降低成本、提高可靠性。

　　混合訊號(hào)半導(dǎo)體制程的不斷發(fā)展使整合化程度越來(lái)越高，尤其是在數(shù)位整合度和類比精密度方面。目前有幾種制程適用于汽車(chē)感測(cè)器應(yīng)用，如線性BiCMOS、高壓CMOS和絕緣層矽(SOI)。每一種制程都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，要根據(jù)感測(cè)器類型和應(yīng)用需求來(lái)進(jìn)行選擇。