芯力特多通道LIN收發(fā)器特性與應(yīng)用方案

LIN的出現(xiàn)

隨著汽車ECU越來越多，如ABS，電控門窗，電子燃油噴射裝置。如果仍然采用常規(guī)的點(diǎn)對點(diǎn)布線方式，如圖1所示，將會導(dǎo)致車上信號傳輸線數(shù)目的急劇增加，從而帶來線束的冗余及維修成本的提高。這就對汽車的線束分布及信息通訊提出了更高的要求。總線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)共享，解決了傳統(tǒng)布線方式中線束多，布線難，成本高等問題，CAN（Controller Area Network）總線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，如圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)汽車線束鏈接

圖2 車輛CAN總線通訊作為解決此問題的對策，引入了多點(diǎn)通信協(xié)議。通過引入CAN多點(diǎn)通信協(xié)議，可以在不增加配線的前提下接入更多的傳感器和執(zhí)行器。但是，對于傳感器和執(zhí)行器的局域網(wǎng)絡(luò)通信不需要像動(dòng)力系統(tǒng)和底盤系統(tǒng)那樣對于通信速率和可靠性上有很高的要求，從成本來看未必是最合適的設(shè)計(jì)，于是就有了LIN(Local Interconnect Network)，通過采用LIN可以構(gòu)筑簡單、低成本的局域網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。

圖3 LIN能夠構(gòu)筑簡單廉價(jià)的局域網(wǎng)

LIN的主要特點(diǎn)

1. 成本低，基于通用UART/SCI接口，幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件；
2. 極少的信號線就可實(shí)現(xiàn)ISO9141標(biāo)準(zhǔn)；
3. 傳輸速率最高可達(dá)20Kb/s，最大總線長度40m；
4. 單主多從模式，無需總線仲裁；從機(jī)節(jié)點(diǎn)不需石英或陶瓷振蕩器就能實(shí)現(xiàn)自同步；
5. 不需要改變LIN，從機(jī)節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件就可以在網(wǎng)絡(luò)上增加或刪除節(jié)點(diǎn)等。

LIN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件實(shí)現(xiàn)LIN的ECU網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件實(shí)現(xiàn)由傳感器或者執(zhí)行元件、LIN協(xié)議控制器、LIN收發(fā)器構(gòu)成，如圖4所示。LIN網(wǎng)絡(luò)采用一主多從的方式，即一個(gè)主機(jī)控制多個(gè)從機(jī)，LIN網(wǎng)絡(luò)推薦的最大節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為16，最長總線長度為40米，如圖5所示。

圖4 LIN的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

圖5 LIN的一主多從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配置國產(chǎn)多通道LIN收發(fā)器特性與應(yīng)用方案隨著新能源及自動(dòng)駕駛和汽車上新增的功能越來越多，汽車車上電子元件的日益增多，需要的LIN節(jié)點(diǎn)收發(fā)器也越來越多，這就對有限PCB布板空間中的ECU電子設(shè)備提出了更多的要求。汽車應(yīng)用領(lǐng)域國產(chǎn)領(lǐng)先IC設(shè)計(jì)廠商芯力特在單通道收發(fā)器的基礎(chǔ)上，于2022年推出了國產(chǎn)雙通道SIT1022Q和四通道SIT1024Q的LIN收發(fā)器，其分別集成了兩個(gè)和四個(gè)單通道LIN收發(fā)器，當(dāng)需要使用多個(gè)LIN收發(fā)器，而布板空間受限的時(shí)候，使用SIT1022Q或者SIT1024Q可以節(jié)約PCB布板空間和BOM器件，也節(jié)約成本。功能描述SIT1022Q/SIT1024Q是一款應(yīng)用于LIN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口芯片，可應(yīng)用于乘用車和工業(yè)控制等領(lǐng)域，傳輸速率高達(dá)20Kbps。SIT1022Q/SIT1024Q在發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端（TXDx）接收協(xié)議控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)流，并將其轉(zhuǎn)換為具有最佳壓擺率和波形整形的總線信號；LIN總線上的輸入數(shù)據(jù)由SIT1022Q/SIT1024Q的接收器接收后，通過RXDx端口轉(zhuǎn)換成低壓的邏輯電平信號輸出至外部的微控制器。此器件兼容“LIN 2.x/ISO 17987-4:2016 (12V)/SAE J2602”標(biāo)準(zhǔn)。此外，SIT1022Q/SIT1024Q還有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢：

兼容K線；

內(nèi)置過溫保護(hù)功能（熱關(guān)斷）；

內(nèi)置顯性超時(shí)功能；

內(nèi)置 30kΩ 總線上拉從機(jī)電阻；

總線限流保護(hù)功能；

電池掉電檢測功能；

極低功耗的休眠模式與待機(jī)模式，休眠模式低至5uA；

支持遠(yuǎn)程喚醒；

輸入電平兼容 3.3V/5V 器件；

優(yōu)秀的電磁兼容（EMC）能力。

封裝及引腳說明

SIT1022Q包含兩個(gè)LIN收發(fā)器通道，每個(gè)通道提供獨(dú)立的模式控制（引腳SLP1_N、SLP2_N為模式控制引腳），為了支持LIN電路板設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性，SIT1022Q固定的下半部分兼容單通道LIN收發(fā)器，如SIT1021Q，SIT1027Q和SIT1029Q，這使得LIN軟件驅(qū)動(dòng)程序可以重用，其SOP封裝和DFN封裝如圖6，引腳功能如圖7。

圖6 SOP和DFN封裝及引腳圖

圖7 SIT1022Q引腳功能圖

SIT1024Q是一個(gè)具有四個(gè)通道的LIN設(shè)備，其QFN封裝如圖8。每個(gè)通道都提供了獨(dú)立的控制模式（引腳 SLP1_N、SLP2_N、SLP3_N、SLP4_N為模式控制引腳），每個(gè)LIN通道的工作模式等同于單通道LIN收發(fā)器SIT1029Q，這使得LIN軟件驅(qū)動(dòng)程序可以重用。

圖8 SIT1024Q的QFN封裝及引腳示意圖

圖9 SIT1024Q引腳功能圖

特性

圖10 SIT1022Q特性圖

圖11 SIT1024Q特性圖

工作模式

圖12 工作模式示意圖

表1 工作模式描述

失效安全保護(hù)特性

為防止SIT1022Q/SIT1024Q使用過程中出現(xiàn)的功能或者損壞的失效風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)品從設(shè)計(jì)端考慮進(jìn)行預(yù)防，其預(yù)防失效的安全特性一致，如表2所示。表2 失效安全特性

典型應(yīng)用

SIT1022Q和SIT1024Q的典型應(yīng)用示意圖分別如圖13、14所示，其作為主機(jī)節(jié)點(diǎn)使用時(shí)候，需要接一個(gè)二極管和上拉電阻RL。

圖13 SIT1022Q典型應(yīng)用示意圖

圖14 SIT1024Q典型應(yīng)用示意圖