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。
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