基于LIN協(xié)議的汽車(chē)感測器系統

隨著(zhù)汽車(chē)電子系統的進(jìn)展，對低成本、高可靠性感測器系統的需求變得越來(lái)越重要。盡管為滿(mǎn)足這些需求還有許多挑戰需要克服，但互連架構和混合訊號制程的進(jìn)步已經(jīng)大幅增強了智慧性、降低了成本并提高了可靠性。而且，更多的先進(jìn)技術(shù)也不斷問(wèn)世。

　　目前，大多數感測器系統是基于一種架構，即從感測器直到系統的主要電子控制單元(ECU)都是類(lèi)比訊號鏈。在極為嘈雜的汽車(chē)環(huán)境中，要保持這些系統的訊號完整性是一個(gè)挑戰。

　　一種解決方案是采用簡(jiǎn)單的專(zhuān)用技術(shù)(例如脈沖寬度調變(PWM)或可變脈沖寬度)，在不同的實(shí)體層上以數位方式傳送訊號。但這些方法存在幾個(gè)缺點(diǎn)。一般而言，每個(gè)訊號都需要一根單獨的線(xiàn)路，而且資訊通常是從感測器單向輸出到主要的ECU。因此不可能利用這種感測器子系統進(jìn)行雙向通訊和診斷。

　　另一種方案是利用CAN匯流排將訊號傳回到主要ECU。不過(guò)，這種方法通常需要一個(gè)微控制器和支援電路，因而會(huì )增加相當可觀(guān)的成本。

　　圖1：基于LIN的感測器系統架構。

　　目前有兩種技術(shù)趨勢推動(dòng)汽車(chē)感測器系統的發(fā)展：區域互連網(wǎng)路(LIN)協(xié)議和混合訊號半導體制程技術(shù)的進(jìn)步。

　　盡管LIN最初瞄準的是車(chē)身電子組件，但它已被創(chuàng )造性地應用于新的方面，例如感測器介面。 LIN所具備的幾種特性使其適于作為感測器子系統的實(shí)體層和協(xié)議。這是一種低成本、雙向的單線(xiàn)實(shí)體層實(shí)現方法，減少了對訊號線(xiàn)及其線(xiàn)束的需求。如果模組中含有一個(gè)以上的感測器就更能突顯這種方法的優(yōu)勢，而且所有的輸出都能透過(guò)多工在單一LIN匯流排上實(shí)現。

　　基于LIN的感測器系統架構

　　LIN協(xié)議基于主從架構，在這種架構中，所有的匯流排通訊都由主節點(diǎn)控制和調度。這種特性為訊號傳輸提供了保證的延遲時(shí)間，使系統具有可預測性，這對大多數感測器訊號來(lái)說(shuō)是絕對必需的。 LIN匯流排架構可擴展到16節點(diǎn)，而且不需要仲裁機制，因為所有的匯流排通訊都由主節點(diǎn)調度。

　　從節點(diǎn)是自同步的，并可利用晶片上RC振蕩器代替晶振或陶瓷諧振器，因而在系統級上大幅降低成本。該協(xié)議十分簡(jiǎn)單且已標準化，適用于異步串列介面(UART/SCI)。此外，矽實(shí)現的成本相當低，甚至采用通常用于感測器訊號介面IC的混合訊號制程也是這樣。透過(guò)標準化，基于LIN的感測器子系統能降低成本、提高可靠性。

　　混合訊號半導體制程的不斷發(fā)展使整合化程度越來(lái)越高，尤其是在數位整合度和類(lèi)比精密度方面。目前有幾種制程適用于汽車(chē)感測器應用，如線(xiàn)性BiCMOS、高壓CMOS和絕緣層矽(SOI)。每一種制程都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，要根據感測器類(lèi)型和應用需求來(lái)進(jìn)行選擇。