汽車(chē)LIN總線(xiàn)物理接口器件MC33399的原理及應用

摘要：MC33399是Frescale公司推出的汽車(chē)LIN總線(xiàn)單線(xiàn)物理接口器件。文中詳細介紹了MC33399的主要功能、內部結構以及工作原理，并在此基礎上給出了MC33399的典型應用電路。

關(guān)鍵詞：MC33399 LIN總線(xiàn) 汽車(chē)電子

1 概述

LIN（Local Interconnect Network局域互連網(wǎng)絡(luò )）是一種低成本的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。其最初的開(kāi)發(fā)目的在于彌補CAN總線(xiàn)的不足，主要用于汽車(chē)中某些對通信速率要求不高的場(chǎng)合，LIN總線(xiàn)作為CAN總線(xiàn)的輔助網(wǎng)絡(luò )或子網(wǎng)絡(luò )使用可以解決汽車(chē)內因導線(xiàn)過(guò)多所帶來(lái)的許多問(wèn)題。

一個(gè)簡(jiǎn)單的LIN節點(diǎn)除了微控制器外，還需要兩個(gè)芯片，即LIN接口芯片和5V的電壓調節器。Freescale公司的MC33399芯片是專(zhuān)用于LIN的單線(xiàn)物理接口器件。該器件的功耗非常低，可控制外部穩壓器，安全符合LIN規范，抗干擾能力強，是一種高性能的模擬器件，適用于工作環(huán)境比較復雜的汽車(chē)。MC33399的主要特點(diǎn)如下：

通信速率范圍為1～20kb/s；

額定工作電壓：8V～18V，正常電壓：7V～27V；

無(wú)功節點(diǎn)不影響總線(xiàn)狀態(tài)；

有正常和睡眠兩種工作模式，睡眠模式下的靜態(tài)電流僅20μA；

LIN總線(xiàn)喚醒、MCU命令喚醒以及接口外部高壓開(kāi)關(guān)輸入喚醒；

通過(guò)兼容的CMOS I/O腳與MCU進(jìn)行接口；

帶有外部穩壓器控制功能；

內置上拉電阻；

LIN引腳的ESD電壓可達4kV；

具有很好的電磁兼容性；

工作溫度范圍為-40℃～125℃。

2 引腳功能

MC33399采用SO8型貼片式封裝。圖1示出引腳排列，各引腳的功能說(shuō)明如表1所列。

表1 MC33399的引腳功能

3 內部結構及工作原理

MC33399的內部結構框圖如圖2所示?，F將其主要工作原理介紹如下：

3．1 主要功能

MC33399的工作模式由使能端EN來(lái)控制。當EN為1時(shí)，電路處于正常工作狀態(tài)，此時(shí)由TX引腳到LIN總線(xiàn)以及由LIN總線(xiàn)到RX引腳的兩條傳輸路徑均被激活。當EN為0時(shí)，芯片進(jìn)入睡眠或低功耗模式，此時(shí)兩條傳輸路徑被禁止。睡眠模式下，LIN引腳可通過(guò)上拉電阻和上位電流源保持在高電平Vsup，并通過(guò)Vsup引腳由電源向芯片提供靜態(tài)電流（典型值為20μA）。

MC33399的LIN引腳用于完成單總線(xiàn)收發(fā)功能。TX引腳則用于控制LIN引腳的輸出狀態(tài)，工作時(shí)，這兩引腳的狀態(tài)始終保持一致。而RX引腳則可用來(lái)顯示LIN總線(xiàn)的狀態(tài)，LIN總線(xiàn)呈現高電平（隱性）時(shí)，RX為高；反之，LIN總線(xiàn)為低電平（顯性）時(shí)，RX為低。RX輸出為典型的CMOS推挽輸出結構。

由于其特定的內部結構，當地漂移或者電源連接失敗時(shí)，將不會(huì )有反向電流從LIN總線(xiàn)進(jìn)入芯片內部。MC33399允許Wake引腳輸入高壓?jiǎn)拘?，同時(shí)也可用Wake引腳由高到低或由低到高的兩種跳變喚醒，當芯片進(jìn)入睡眠狀態(tài)時(shí)，芯片將記錄下當前Wake引腳的狀態(tài)。而當電路檢測到Wake端相反狀態(tài)時(shí)，就認為發(fā)生了喚醒事件。此外，芯片還內置有噪聲濾波器，它能夠抑制總線(xiàn)高頻噪聲干擾，防止錯誤喚醒。

3．2 睡眠喚醒

MC33399可用如下三種方式從睡眠模式中喚醒：

（1）LIN總線(xiàn)喚醒

總線(xiàn)上任一節點(diǎn)發(fā)送“喚醒幀”，都可使LIN引腳的狀態(tài)由隱性變?yōu)轱@性，以喚醒芯片。喚醒時(shí)，MC33399處于“等待模式”，INH引腳置高電平以激活外部穩壓器。此后，MCU上電并將EN引腳置高電平，從而使芯片由“等待模式”進(jìn)入“正常模式”。

（2）內部節點(diǎn)激活喚醒

當本地節點(diǎn)中的MCU發(fā)出指令將EN引腳置高電平時(shí)，芯片也會(huì )進(jìn)入“正常模式”。

（3）通過(guò)Wake引腳喚醒

通過(guò)在MC33399芯片外部設置開(kāi)關(guān)，以使Wake引腳輸入高壓?jiǎn)拘选?B>

圖3

4 典型應用電路

圖3是MC33399的典型應用電路，該電路采用Wake引腳輸入開(kāi)關(guān)喚醒方式，其中的5V外部穩壓器是可控的。圖中，EN引腳直接與MCM的I/O口相連，用于選擇MC33399的工作狀態(tài)。通信接收引腳RX和發(fā)送引腳TX分別與MCU的串行通信接口（SCI）相應連接，以完成通信功能。INH引腳直接接到外部穩壓器的控制端，當電路正常工作時(shí)，INH引腳輸出高電平，外部穩壓器被激活，正常輸出5V電壓給MCU供電；而當芯片進(jìn)入睡眠模式時(shí)，INH引腳輸出低電平使外部穩壓器禁止，MCU掉電。此外，INH引腳還可通過(guò)晶體管連接到MCU的IRQ或者XIRQ引腳產(chǎn)生中斷，此時(shí)外部穩壓器應選用不可控的。芯片的應用方式與圖3類(lèi)似，只是INH引腳的接法不一致。

由于該電路內部在LIN引腳與Vsup引腳集成了上拉電阻和串聯(lián)二極管，所以總線(xiàn)從節點(diǎn)不需要外置上拉元件。但對于主節點(diǎn)，則必須在外部增加1kΩ的上拉電阻器，并且要串聯(lián)一個(gè)二極管以防止電池掉電時(shí)MC33399通過(guò)總線(xiàn)上電。

通過(guò)Wake引腳外接開(kāi)關(guān)可為Wake引腳輸入高壓，以將MC33399從睡眠模式中喚西。當Wake引腳的輸入電壓超過(guò)14V時(shí)，為防止輸入電流過(guò)大，必須接入串聯(lián)電阻器來(lái)限制瞬時(shí)脈沖電流（阻值一般為33kΩ）。同時(shí)必須注意Wake引腳不得懸空。若不使用該引腳，必須將其接地以防止錯誤喚醒。

5 結束語(yǔ)

MC33399電路以其完善的性能被廣泛應用于汽車(chē)車(chē)身控制系統。與該電路配合使用的外部穩壓器可選用8引腳電路LT1121。實(shí)際上，這兩種芯片將被Freescale公司新的系統基礎芯片（SBC）所代替。