菊花鏈通訊信號(hào)的波形？怎么樣判斷波形的質(zhì)量？

首先簡(jiǎn)單的說(shuō)一下菊花鏈以及菊花鏈的應(yīng)用，在目前國(guó)內(nèi)的BMS開發(fā)中，我們應(yīng)用最廣泛的目前還還是分布式，只是越來(lái)越集中而已，真正完全集中式的BMS其實(shí)比較少。

BMS一般分為主板和從板（有些將電流采樣、絕緣檢測(cè)等功能單獨(dú)拿出來(lái)做一個(gè)電流模塊或者絕緣檢測(cè)模塊），在菊花鏈出來(lái)之前，主從板上都有MCU，從板采集單體電池電壓和溫度，通過(guò)CAN總線傳給主板。

而在目前成本日益嚴(yán)峻的今天，怎么實(shí)現(xiàn)降本就是各個(gè)主機(jī)廠以及芯片廠所重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，所以菊花鏈出現(xiàn)了。 在電子領(lǐng)域，菊花鏈?zhǔn)且环N配線方案 ，例如設(shè)備A和設(shè)備B用電纜相連，設(shè)備B再用電纜和設(shè)備C相連，設(shè)備C用電纜和設(shè)備D相連，在這種連接方法中不會(huì)形成網(wǎng)狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只有相鄰的設(shè)備之間才能直接通信。當(dāng)設(shè)備與設(shè)備之間按照固定的通訊模式通訊的時(shí)候，每個(gè)從板就可以不用配備一個(gè)CAN收發(fā)器和與之配套的MCU了， 能夠?qū)崿F(xiàn)降本50%以上 。

這個(gè)圖就是菊花鏈在BMS上的一個(gè)典型應(yīng)用，MCU通過(guò)專用的轉(zhuǎn)換解碼芯片，將SPI信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分通訊信號(hào)，然后通過(guò)變壓器或者電容，將差分信號(hào)在相互隔離的采樣芯片之間進(jìn)行傳遞。

那繼續(xù)說(shuō)一下今天的主題，菊花鏈通訊信號(hào)的波形以及怎么樣判斷波形的質(zhì)量？

一 菊花鏈通訊信號(hào)邏輯判斷

菊花鏈通訊作為一種更低成本、簡(jiǎn)單的ECU交互方式被廣泛應(yīng)用在BMS系統(tǒng)通訊方案中。為了描述方便，下文將菊花鏈通訊稱為Daisy Chain。與CAN類似，DaisyChain使用雙線差分的電氣結(jié)構(gòu)，分別為COMMP、COMML；與CAN信號(hào)不同，Daisy Chain信號(hào)為AC信號(hào)，COMMP與COMML的電平變化范圍為[-5.5V 5.5V]。為了提高抗擾度，Daisy Chain采用編碼方式進(jìn)行信號(hào)邏輯判斷，具體如下：

表1 Daisy Chain邏輯判定表

圖1 Daisy Chain邏輯定義

其中CVDD、CVSS為Daisy Chain信號(hào)發(fā)生器的電源，一般為5V的LDO，Daisy Chain總線靜息時(shí)，COMMP與COMML均為2.5V。與CAN和485的信號(hào)邏輯判斷不一樣，Daisy Chain接收器接收到信號(hào)： 一對(duì)峰峰值為±5V COMMP-COMML的正負(fù)脈沖組合才做一次邏輯判斷 。

二 菊花鏈通訊數(shù)據(jù)幀的定義

Daisy Chain的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)類似232等串行通訊，有專門的起始位和截止位。**目前Daisy Chain的數(shù)據(jù)幀定義未有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同芯片廠商有不同的定義，ADI數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)為16bit，NXP為40bit，TI為13bit。**下文以TI為例，一幀數(shù)據(jù)由11個(gè) DaisyChain的bit和2個(gè)Daisy Chain的half bit組成（1個(gè)Daisy Chain bit為兩個(gè)峰峰值為±5V脈沖），Preamble(0.5bit)+SYNC(2bit)+DATA(8bit)+ERRO(1bit)+Postamble(0.5bit)。Daisy Chain的數(shù)據(jù)具體組成如下：

圖2 Daisy Chain數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

其中Preamble為半個(gè)DaisyChain bit，1個(gè)5V正脈沖，用于觸發(fā)Daisy Chain接收器的電平采樣；SYNC為2個(gè)Daisy Chain bit，一般為00，用于Daisy Chain 接收器預(yù)采樣：調(diào)節(jié)接收時(shí)鐘和提前識(shí)別信號(hào)噪聲，提高對(duì)后面8bit的數(shù)據(jù)幀抗干擾能力；DATA為數(shù)據(jù)幀的主要內(nèi)容，由8bit組成；Byte ERRO為DaisyChain總線結(jié)構(gòu)中的下位設(shè)備檢測(cè)到接收錯(cuò)誤時(shí)，提示上位設(shè)備重發(fā)數(shù)據(jù)的標(biāo)志位，當(dāng)上位機(jī)收到Byte ERRO的數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)重發(fā)上一幀數(shù)據(jù)，并Byte ERRO也會(huì)置1，提示下位機(jī)此幀為重發(fā)數(shù)據(jù)；Postamble為半個(gè)Daisy Chain bit，1個(gè)-5V脈沖，用于提示DaisyChain接收器數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束。

目前主流的菊花通訊設(shè)備采樣2M的通訊頻率，250ns一個(gè)脈沖，一個(gè)DaisyChain bit為500ns。

三 菊花鏈通訊信號(hào)波形質(zhì)量評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

在BMS系統(tǒng)中，由于不同Daisy Chain設(shè)備之間需要進(jìn)行高壓隔離，必須使用變壓器，電容等方式進(jìn)行電氣隔離，這造成了通訊信號(hào)在設(shè)備間傳輸過(guò)程產(chǎn)生了畸變；不同于CAN，232等傳統(tǒng)信號(hào)波形，Daisy Chain信號(hào)包含大量振鈴、過(guò)沖分量，因此不能將典型的信號(hào)上升時(shí)間以及電平穩(wěn)定程度等作為評(píng)判Daisy Chain信號(hào)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。

Daisy Chain信號(hào)僅需其電平大于Daisy Chain接收器的電平判斷閾值并可持續(xù)250ns（針對(duì)2M通訊速率）即可被準(zhǔn)確識(shí)別。

因此大于Daisy Chain接收器的電平判斷閾值的持續(xù)時(shí)間是判斷Daisy Chain信號(hào)質(zhì)量的指標(biāo)之一，另外由于Daisy Chain采用編碼方式進(jìn)行邏輯判斷（2個(gè)脈沖判斷一次），所以在總線靜息時(shí)的高低過(guò)沖也是衡量Daisy Chain信號(hào)質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)，正常情況下要求無(wú)低過(guò)沖（小于0的過(guò)沖），允許高過(guò)沖（大于0的過(guò)沖）。由于不同廠商的Daisy Chain接收器電平判斷閾值不同，因此在標(biāo)準(zhǔn)上也會(huì)有點(diǎn)不同，但信號(hào)脈寬是一致的。下文以TI BQ79616為例（Vmin1>1.2V, Vmin0<-1.2V）：

圖3 Daisy Chain信號(hào)質(zhì)量?jī)纱笾笜?biāo)

如上圖所示，Vmin和tpw_DC分別為Daisy Chain接收器的邏輯判斷閾值和脈寬持續(xù)時(shí)間。因此可總結(jié)的判斷標(biāo)準(zhǔn)如下表:

表2 Daisy Chain信號(hào)質(zhì)量判斷標(biāo)準(zhǔn)

下面附上一組實(shí)際測(cè)試中較為理想的Daisy Chain通訊波形：

這組波形中大于Vmin的脈寬為250ns，過(guò)沖僅有高過(guò)沖。