芯力特多通道LIN收發器特性與應用方案

發布日期：2023-06-19發布者：芯力特分享到:

一、LIN的出現

隨著汽車ECU越來越多，如ABS，電控門窗，電子燃油噴射裝置。如果仍然采用常規的點對點布線方式，如圖1所示，將會導致車上信號傳輸線數目的急劇增加，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。總線技術可以實現信息的實時共享，解決了傳統布線方式中線束多，布線難，成本高等問題，CAN（Controller Area Network）總線技術應運而生，如圖2所示。

圖1 傳統汽車線束鏈接

圖2 車輛CAN總線通訊

作為解決此問題的對策，引入了多點通信協議。通過引入CAN多點通信協議，可以在不增加配線的前提下接入更多的傳感器和執行器。但是，對于傳感器和執行器的局域網絡通信不需要像動力系統和底盤系統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計，于是就有了LIN(Local Interconnect Network)，通過采用LIN可以構筑簡單、低成本的局域網絡，如圖3所示。

圖3 LIN能夠構筑簡單廉價的局域網

1.1 LIN的主要特點

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；

極少的信號線就可實現ISO9141標準；

傳輸速率最高可達20Kb/s，最大總線長度40m；

單主多從模式，無需總線仲裁；從機節點不需石英或陶瓷振蕩器就能實現自同步；

不需要改變LIN，從機節點的硬件和軟件就可以在網絡上增加或刪除節點等。

二、LIN網絡節點的硬件實現

LIN的ECU網絡節點硬件實現由傳感器或者執行元件、LIN協議控制器、LIN收發器構成，如圖4所示。LIN網絡采用一主多從的方式，即一個主機控制多個從機，LIN網絡推薦的最大節點個數為16，最長總線長度為40米，如圖5所示。

圖4 LIN的網絡節點

圖5 LIN的一主多從網絡節點配置

隨著新能源及自動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節點收發器也越來越多，這就對有限PCB布板空間中的ECU電子設備提出了更多的要求。

汽車應用領域國產領先IC設計廠商芯力特在單通道收發器的基礎上，于2022年推出了國產雙通道SIT1022Q和四通道SIT1024Q的LIN收發器，其分別集成了兩個和四個單通道LIN收發器，當需要使用多個LIN收發器，而布板空間受限的時候，使用SIT1022Q或者SIT1024Q可以節約PCB布板空間和BOM器件，也節約成本。

2.1 功能描述

SIT1022Q/SIT1024Q是一款應用于LIN協議控制器和物理總線之間的接口芯片，可應用于乘用車和工業控制等領域，傳輸速率高達20Kbps。SIT1022Q/SIT1024Q在發送數據輸入端（TXDx）接收協議控制器發送的數據流，并將其轉換為具有最佳壓擺率和波形整形的總線信號；LIN總線上的輸入數據由SIT1022Q/SIT1024Q的接收器接收后，通過RXDx端口轉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”標準。

此外，SIT1022Q/SIT1024Q還有以下特點和優勢：

兼容K線；
內置過溫保護功能（熱關斷）；
內置顯性超時功能；
內置 30kΩ 總線上拉從機電阻；
總線限流保護功能；
電池掉電檢測功能；
極低功耗的休眠模式與待機模式，休眠模式低至5uA；
支持遠程喚醒；
輸入電平兼容 3.3V/5V 器件；
優秀的電磁兼容（EMC）能力。

2.2 封裝及引腳說明

SIT1022Q包含兩個LIN收發器通道，每個通道提供獨立的模式控制（引腳SLP1_N、SLP2_N為模式控制引腳），為了支持LIN電路板設計的可擴展性，SIT1022Q固定的下半部分兼容單通道LIN收發器，如SIT1021Q，SIT1027Q和SIT1029Q，這使得LIN軟件驅動程序可以重用，其SOP封裝和DFN封裝如圖6，引腳功能如圖7。