汽车电子技术与单片机第11章.ppt

第十一章 LIN总线收发器TJA1020 第一节 简介 第二节 总体描述 第三节 从机应用 第四节 主机应用 第一节 简介 LIN总线是一个低速的（最高20Kb/s）A类串行总线协议。LIN的子总线可以用于像座椅、门、控制板和方向盘等模块。它的作用是将开关、执行元件和传感器从子总线连接到主总线（如CAN总线）。 LIN协议采用8N1编码字节区的UART/SCI串行数据链路格式。LIN网络包括一个主机节点和一个或多于一个从机点；主机节点控制媒体访问。这样一个单主机多从机的网络如图11-1所示。 第一节 简介 LIN的物理层在ISO 9141标准中定义，并且为了符合汽车环境中的特殊应用（譬如EMC、ESD等），还作了一定的提高。 本章将讲述TJA1020在LIN中作为物理媒体连接工具的技术实现。典型的LIN ECU如图11-2所示。 第二节 总体描述 一、TJA1020的特征 TJA1020的主要特征是： （1）波特率高达20Kbps。 （2）修整输出波形以使电磁辐射（EME）非常低。 （3）高抗电磁干扰性（EMI）。 （4）在低速应用中使用低斜率模式以进一步减少EME。 （5）睡眠模式中的电流消耗极低。 （6）在LIN对GND短路时电池受到放电保护。 （7）传输数据（TXD）显性超时功能。 （8）电池的工作范围广，可以从电压降（5V）到跳变启动情况（27V）。 第二节 总体描述 （9）控制输入电平和3.3V以及5V的器件兼容。 （10）LIN从机应用时集成端电阻。 （11）睡眠模式下本地和远程唤醒。 （12）唤醒源的识别（本地或远程）。 （13）不上电情况下的自动防故障保护，没有反向电流通路。 （14）总线终端可防止短路和汽车环境下的瞬变。 （15）直接的电池操作，可以防止负载断电、跳跃启动和瞬态。 （16）不需要5V电源。 （17）温度保护。 第二节 总体描述 二、TJA1020的方框图 TJA1020的方框图如图11-3所示。 三、TJA1020的工作模式 TJA1020共有四种工作模式，它们分别是普通斜率模式、低斜率模式、准备模式和睡眠模式。这些操作模式的详细情况如表11-1和图11-4所示。 1.睡眠模式 TJA1020的睡眠模式使LIN ECU的功耗非常低。这是由于收发器本身的电流消耗非常低，而且通过INH输出关断了外部电压调节器造成的。因此，睡眠模式中，INH引脚悬空。 第二节 总体描述 尽管功率的消耗极低，但TJA1020仍能识别LIN引脚的远程唤醒和NWAKE引脚的本地唤醒并将模式切换到准备模式。而且，TJA1020还可以通过引脚NSLP直接激活普通或低斜率模式，这对于单片机的电源不是由INH输出控制的应用非常有用。 TJA1020收发器的接收器（LIN）的输入、本地唤醒输入（NWAKE）和睡眠控制输入（NSLP）使用滤波器和/或定时器，以防止由汽车瞬态或EMI造成的不必要的唤醒。因此，所有的唤醒都要维持一段时间（tBUS，tWAKE，tgotonorm） 第二节 总体描述 如果睡眠输入引脚NSLP的低电平维持了至少tgotonorm(见图11-5)而且这段时间内没有发生唤醒事件，则TJA1020进入睡眠模式。这段滤波时间可以防止TJA1020由于EMI 产生的不必要的瞬态而进入睡眠模式。如果引脚LIN和/或NWAKE连接到地也可以激活睡眠模式，譬如对地短路。 睡眠模式中，连接引脚LIN和BAT的内部从机端电阻RSLAVE禁能；可以将它看做是一个弱点流源。当LIN总线对地短路时，它将电流的消耗减到最低。 第二节 总体描述 2.准备模式 准备模式是一个中间模式，只有当TJA1020在睡眠模式时产生远程和本地唤醒时才会进入准备模式。准备模式中，INH引脚输出高电平，将外部电压调节器激活。另外，连接引脚LIN和BAT的内部从机端电阻RSLAVE激活。 TJA1020用RXD引脚的低电平来标志准备模式。它也可以作为单片机的唤醒中断请求。另外，唤醒源可以用引脚TXD的下拉来标志。远程唤醒事件会在引脚TXD产生弱下拉，而本地唤醒事件将在TXD引脚产生强下拉。外部的上啦电阻由所使用的单片机来决定。 第二节 总体描述 图11-6和图11-7是远程和本地唤醒的时序图以及在引脚RXD和TXD的特定输出。如果LIN总线在一个隐形总线电平之后的显性电平至少持续tBUS，则可以通过LIN总线检测到远程唤醒。如果低电平持续了至少tNWAKE，则NWAKE引脚的下降沿将引起本地唤醒。 3.普通斜率模式 普通斜率模式用于通过LIN总线发送和接收数据。总线数据流由接收器转换成数字位流并在RXD引脚输出到单片机。RXD引脚的高电平表示LIN总线是隐形电平，而低电平表示LIN总线是显性电平。 第二节 总体描述 TJA1020的发送器将在TXD输入的单