利用恩智浦LIN收發(fā)器，為MCU建立可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)！

LIN總線系統(tǒng)是一種低成本的單線制方案，因此在車身領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用并不令人感到驚訝。典型的LIN應(yīng)用 (如座椅控制、照明和方向盤) 正在催生更多對(duì)更小材料開銷和更低系統(tǒng)成本的需求。

恩智浦最新的智能QUAD LIN收發(fā)器SJA1124為汽車電子控制單元 (ECU) 提供了一種將LIN總線連接到MCU的創(chuàng)新方法，以滿足上述需求。

隨著LIN總線的廣泛使用，每個(gè)應(yīng)用的LIN通道數(shù)量也在增加。與LIN節(jié)點(diǎn)的數(shù)量增加不同的是，這些應(yīng)用的空間和物料清單通常會(huì)縮減以節(jié)省成本。恩智浦SJA1124 QUAD LIN收發(fā)器，具有集成的指令終端、LIN控制器和SPI轉(zhuǎn)LIN網(wǎng)橋。這些功能為應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)和MCU選項(xiàng)提供可擴(kuò)展性和靈活性，帶來多種優(yōu)勢。

降低物料清單和成本

傳統(tǒng)的LIN指令終端由附加的分立組件構(gòu)成，例如一個(gè)或兩個(gè)上拉電阻和一個(gè)二極管。也就是說，一個(gè)四通道LIN指令應(yīng)用最多需要八個(gè)上拉電阻和四個(gè)二極管，將占用大量的板上空間。

圖1為傳統(tǒng)的LIN指令終端布局。為了減輕客戶負(fù)擔(dān)，恩智浦的T/SJA1124集成了LIN指令終止功能，并集成了高邊開關(guān)來防止LIN接地短路。圖2顯示了恩智浦的T/SJA1124如何作為LIN指令工作，并由于內(nèi)置指令的終止而保存物料清單。

圖1：常規(guī)LIN指令終止的示例

獲得更多靈活性和可擴(kuò)展性

需要的IO引腳較少：每個(gè)LIN通道至少需要兩個(gè)引腳：TXD (傳輸引腳) 和RXD (接收引腳)。此外，可能需要一個(gè)或多個(gè)模式控制引腳，以將LIN收發(fā)器模式從低功耗模式切換到正常模式，反之亦然。因此，對(duì)于具有多個(gè)LIN通道的應(yīng)用，所需引腳的數(shù)量至少會(huì)增加2倍。對(duì)于八通道LIN應(yīng)用，需要超過16個(gè)引腳。如果MCU引腳數(shù)已經(jīng)很關(guān)鍵，則多LIN通道所需的大量引腳可能會(huì)迫使選擇具有更多引腳且更昂貴的MCU版本(如有)，但并非總是如此。這導(dǎo)致BOM以及系統(tǒng)成本顯著增加。

內(nèi)置LIN控制器：作為片上外設(shè)的一部分，內(nèi)置LIN協(xié)議控制器的可用數(shù)量通常取決于MCU系列的性能等級(jí)。也就是說，性能等級(jí)越低，MCU內(nèi)集成的LIN控制器就越少。在多數(shù)LIN應(yīng)用(如座椅開關(guān)、窗戶和車頂控制)中，MCU通常是低端的，引腳數(shù)和LIN控制器有限。

圖2：內(nèi)置LIN指令終止的示例

集成LIN控制器和SPI-LIN高效通信

如果LIN協(xié)議控制器可以移入LIN收發(fā)器怎么辦？將LIN協(xié)議控制器集成到LIN收發(fā)器設(shè)備中，可以消除MCU和LIN收發(fā)器之間的TXD和RXD信號(hào)。相反，可以使用外設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)MCU接口，例如SPI。像恩智浦的SJA1124一樣，這種LIN設(shè)備一側(cè)具有SPI，而另一側(cè)具有LIN總線接口，被稱為“SPI轉(zhuǎn)LIN網(wǎng)橋”。

通過恩智浦SJA1124的集成LIN協(xié)議控制器和SPI轉(zhuǎn)LIN網(wǎng)橋，客戶可以隨意使用任意數(shù)量的LIN通道，并選擇任何連接的MCU。下圖3舉例說明在多個(gè)SJA1124應(yīng)用中如何使用SPI轉(zhuǎn)LIN網(wǎng)橋。

LIN數(shù)據(jù)通信通過SPI實(shí)現(xiàn)，恩智浦SJA1124將SPI輸入收到的傳輸數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成LIN總線上的LIN命令幀。LIN總線上的數(shù)據(jù)流可以通過SPI讀取。完整的LIN幀可以在一個(gè)SPI操作中傳輸。如圖3中的示例所示，8個(gè)LIN通道可以使用兩個(gè)SJA1124來構(gòu)建。在這種配置下，SPI通信只需要5個(gè)MCU引腳 (時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出、芯片選擇1和芯片選擇2)，而傳統(tǒng)LIN設(shè)備則需要超過16個(gè)引腳。

圖3：兩個(gè)SJA1124應(yīng)用示例

將SPI轉(zhuǎn)LIN網(wǎng)橋作為多個(gè)LIN通道的MCU接口可以將重點(diǎn)放在SPI性能上，因?yàn)樗赡軙?huì)成為LIN數(shù)據(jù)流的挑戰(zhàn)。換句話說，SPI運(yùn)行時(shí)可能是限制數(shù)據(jù)吞吐量的因素。但是，SPI運(yùn)行時(shí)取決于特定硬件 (MCU和SPI轉(zhuǎn)LIN網(wǎng)橋) 和軟件實(shí)現(xiàn) (SPI處理程序/驅(qū)動(dòng)程序)。通過MCU的SPI接口和軟件實(shí)現(xiàn)，可以更好地管理這種挑戰(zhàn)。

綜上所述，恩智浦SJA1124為任何MCU處理大量LIN指令通道提供了很好的解決方案。它提供了更靈活、更可擴(kuò)展的可節(jié)省成本和空間的解決方案。

本文作者

Rainer Evers是一名恩智浦的系統(tǒng)工程師，擁有20多年的半導(dǎo)體行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)。在職業(yè)生涯中，他曾效力于恩智浦半導(dǎo)體和其前身飛利浦半導(dǎo)體，主要致力于研究汽車CAN、LIN和以太網(wǎng)收發(fā)器。擔(dān)任職務(wù)期間，他負(fù)責(zé)定義收發(fā)器產(chǎn)品，并作為專家代表恩智浦在ISO和SAE參與LIN標(biāo)準(zhǔn)化。

本文作者

Weibo Qiu是恩智浦的產(chǎn)品市場經(jīng)理，負(fù)責(zé)LIN產(chǎn)品組合及市場營銷工作。在擔(dān)任LIN的營銷職務(wù)之前，Weibo還花了一年在汽車?yán)走_(dá)研發(fā)小組工作，專門研究雷達(dá)傳播模擬。Weibo擁有埃因霍溫理工大學(xué) (TU Eindhoven) 和柏林工大(TU Berlin)的嵌入式系統(tǒng)碩士學(xué)位。