基于LIN協(xié)議的汽車感測器系統(tǒng)

隨著汽車電子系統(tǒng)的進展，對低成本、高可靠性感測器系統(tǒng)的需求變得越來越重要。盡管為滿足這些需求還有許多挑戰(zhàn)需要克服，但互連架構(gòu)和混合訊號制程的進步已經(jīng)大幅增強了智慧性、降低了成本并提高了可靠性。而且，更多的先進技術也不斷問世。

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

　　一種解決方案是采用簡單的專用技術(例如脈沖寬度調(diào)變(PWM)或可變脈沖寬度)，在不同的實體層上以數(shù)位方式傳送訊號。但這些方法存在幾個缺點。一般而言，每個訊號都需要一根單獨的線路，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(tǒng)進行雙向通訊和診斷。

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

　　圖1：基于LIN的感測器系統(tǒng)架構(gòu)。

　　目前有兩種技術趨勢推動汽車感測器系統(tǒng)的發(fā)展：區(qū)域互連網(wǎng)路(LIN)協(xié)議和混合訊號半導體制程技術的進步。

　　盡管LIN最初瞄準的是車身電子組件，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(tǒng)的實體層和協(xié)議。這是一種低成本、雙向的單線實體層實現(xiàn)方法，減少了對訊號線及其線束的需求。如果模組中含有一個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多工在單一LIN匯流排上實現(xiàn)。

　　基于LIN的感測器系統(tǒng)架構(gòu)

　　LIN協(xié)議基于主從架構(gòu)，在這種架構(gòu)中，所有的匯流排通訊都由主節(jié)點控制和調(diào)度。這種特性為訊號傳輸提供了保證的延遲時間，使系統(tǒng)具有可預測性，這對大多數(shù)感測器訊號來說是絕對必需的。 LIN匯流排架構(gòu)可擴展到16節(jié)點，而且不需要仲裁機制，因為所有的匯流排通訊都由主節(jié)點調(diào)度。

　　從節(jié)點是自同步的，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(tǒng)級上大幅降低成本。該協(xié)議十分簡單且已標準化，適用于異步串列介面(UART/SCI)。此外，矽實現(xiàn)的成本相當?shù)停踔敛捎猛ǔＳ糜诟袦y器訊號介面IC的混合訊號制程也是這樣。透過標準化，基于LIN的感測器子系統(tǒng)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越高，尤其是在數(shù)位整合度和類比精密度方面。目前有幾種制程適用于汽車感測器應用，如線性BiCMOS、高壓CMOS和絕緣層矽(SOI)。每一種制程都有其優(yōu)點和缺點，要根據(jù)感測器類型和應用需求來進行選擇。