基于GMSL在汽車電子控制單元中的應用分析

Maxim的吉比特（千兆）多媒體串行鏈路（GMSL）方案可以對數(shù)字視頻和音頻數(shù)據(jù)進行串行轉(zhuǎn)換，然后通過一對雙絞線串行傳輸。另外，集成雙向控制通道可以使能單個微處理器（C）對串行器、解串器和所有連接外設編程。在典型應用中可以省去遠端微處理器及相關器件，如：時鐘源/晶體和低壓電源。此方案不但簡化了遠端設計，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.這篇應用筆記描述了如何連接兩個μC，控制GMSL.

1雙μC應用基礎

使用單μC時，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GMSL芯片都可以同時連接到各自對應的μC（圖1）。


圖1.簡單的雙μC應用原理圖，CDS設置如圖所示

1.1內(nèi)部操作

使用兩個μC時，串行器和解串器的I？C主機都被禁用，而且RX/SDA和TX/SDL由其對應的μC配置為UART接口。由于每個器件都作為本地器件運行，所以不能進入休眠狀態(tài)。利用對應的低電平有效PWDN引腳控制每個器件進入低功耗狀態(tài)。切記，當從電源關斷狀態(tài)喚醒時，所有器件設定都復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）

1.2雙μC應用中的沖突問題

圖1所示配置中，每個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。

2獨立組網(wǎng)

防沖突最簡單的方法是讓每個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)絡分成兩個獨立網(wǎng)絡（圖4）。任何通過串行鏈路的通信首先需要每一側(cè)的μC重新使能相應鏈路端的通信。這種設置在“常通”應用中非常有效，其關鍵鏈路特定寄存器的設置不會從初始狀態(tài)改變。


圖4.獨立控制網(wǎng)絡避免了沖突的可能性

2.1軟件沖突處理

在那些兩端串行鏈路間必須通信的應用中，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μC都會等待ACK幀來判定其指令是否成功。發(fā)生沖突時，串行器/解串器不會發(fā)出ACK幀。接收ACK幀失敗后，在重新發(fā)送指令前，μC會根據(jù)它們的器件地址等待一段時間。由于此設計中，微處理器有不同的器件地址，在重試通信時不會出現(xiàn)沖突。


圖5.軟件處理沖突的示例

3單/雙μC應用

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

3.1遠端顯示示例（解串器）

在下面應用中，鏈路的解串器側(cè)是一個配置用于遙控電源開/關的顯示面板。板子關斷輸入和單/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，以保持遠端器件關閉，解串器由于附加的反相器配置為遠端器件。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設置GPIO0為低電平，使MS置低、反相器輸出高電平。反相器設置MAX9260為本地器件，并喚醒遠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。

如需關斷遠端面板，則串行器設置GPIO0為高電平來關斷遠端器件并將MAX9260置為遠端器件。然后，在MAX9260內(nèi)設置SLEEP = 1，使器件進入睡眠模式。


圖6.單/雙μC遠端顯示舉例

3.2遠程攝像機舉例（串行器）

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

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

如要關斷遠端面板，解串器設置MAX9259的INT輸出為低電平，關斷遠端器件且將MAX9259設置為遠端器件。然后，解串器在MAX9259內(nèi)設置SLEEP = 1，使器件進入睡眠狀態(tài)。


圖7.單/雙μC遠端攝像機舉例

4結語

雙μC應用并不僅僅限于上述示例。對稱、雙向控制面板，隨著實時的CDS和旁路設置（通過MS）可以啟動眾多串行器/解串器和μC配置。設計人員需要更高的控制手段提高系統(tǒng)能力并使系統(tǒng)功耗降至最低，最大限度地利用現(xiàn)有資源。