詳析GMSL在雙汽車電子控制單元中的應用

ADI的千兆多媒體串行鏈路(GMSL)方案可以對數字視頻和音頻數據進行串行轉換，然后通過一對雙絞線串行傳輸。另外，集成雙向控制通道可以使能單個微處理器(μC)對串行器、解串器和所有連接外設編程。在典型應用中可以省去遠端微處理器及相關器件，如：時鐘源/晶體和低壓電源。此方案不但簡化了遠端設計，而且降低了系統成本、尺寸和功耗。但是，有些情況下，考慮到GMSL之外的特殊需求，系統中仍然在鏈路的兩端駐留了μC。這篇應用筆記描述了如何連接兩個μC，控制GMSL。

雙μC應用基礎

使用單μC時，如果μC位于串行器側，通常將串行器/解串器兩端控制方向選擇引腳(CDS)置為低電平；如果μC位于解串器側，則將方向控制選擇置為高電平。然而，如果將串行器的CDS置低、解串器的CDS置高，則每個GMSL芯片都可以同時連接到各自對應的μC（圖1）。

圖 1. 簡單的雙μC應用原理圖，CDS設置如圖所示

內部操作

使用兩個μC時，串行器和解串器的I2C主機都被禁用，而且RX/SDA和TX/SDL由其對應的μC配置為UART接口。由于每個器件都作為本地器件運行，所以不能進入休眠狀態。利用對應的低電平有效PWDN引腳控制每個器件進入低功耗狀態。切記，當從電源關斷狀態喚醒時，所有器件設定都復位到它們的上電初始值。

圖2. 串行器狀態圖（CDS = 低電平）

圖3. 解串器狀態圖（CDS = 高電平）

雙μC應用中的沖突問題

圖1所示配置中，每個μC都可以按照GMSL UART協議與 MAX9259 串行器、 MAX9260 解串器或其它μC通信。GMSL不提供防沖突措施，用戶需要自行提供沖突處理措施。

獨立組網

防沖突最簡單的方法是讓每個μC將其附屬的串行器/解串器的FWDCCEN和REVCCEN位置0 (0x04 D[1:0])。這種方案禁用正向和反向控制通道的接收器、發送器，而且有效地將控制網絡分成兩個獨立網絡（圖4）。任何通過串行鏈路的通信首先需要每一側的μC重新使能相應鏈路端的通信。這種設置在"常通"應用中非常有效，其關鍵鏈路特定寄存器的設置不會從初始狀態改變。

圖4. 獨立控制網絡避免了沖突的可能性

軟件沖突處理

在那些兩端串行鏈路間必須通信的應用中，用戶可以通過更高層的協議避免沖突（圖5）。以下例子中，每個μC都會等待ACK幀來判定其指令是否成功。發生沖突時，串行器/解串器不會發出ACK幀。接收ACK幀失敗后，在重新發送指令前，μC會根據它們的器件地址等待一段時間。由于此設計中，微處理器有不同的器件地址，在重試通信時不會出現沖突。

圖5. 軟件處理沖突的示例

單/雙μC應用

某些應用不要求兩個μC始終保持工作。工作時，如果任一端的CDS輸入改變了狀態，相應器件將按照MAX9259數據手冊中介紹的鏈路啟動步驟恢復工作。根據需要，在單μC和雙μC工作中切換，輪流使能GMSL會占用更少資源?？梢躁P斷不用的μC以降低功耗，有助于延長電池壽命。

遠端顯示示例（解串器）

在下面應用中，鏈路的解串器側是一個配置用于遙控電源開/關的顯示面板。板子關斷輸入和單/雙μC控制都連接到MAX9260GPIO0的輸出端（圖6）。一旦上電，GPIO輸出高電平，以保持遠端器件關閉，解串器由于附加的反相器配置為遠端器件。由于MS連接到GPIO，MAX9260在休眠模式下上電，其余所有器件處于低功耗狀態。

為了開啟遙控面板，串行器喚醒MAX9260并建立串行鏈路。然后，串行器端的μC設置GPIO0為低電平，使MS置低、反相器輸出高電平。反相器設置MAX9260為本地器件，并喚醒遠程顯示面板的其它電路。MS必須置為低電平，以保持MAX9260 UART接口的基本模式。

如需關斷遠端面板，則串行器設置GPIO0為高電平來關斷遠端器件并將MAX9260置為遠端器件。然后，在MAX9260內設置SLEEP = 1，使器件進入睡眠模式。

圖6. 單/雙μC遠端顯示舉例

遠程攝像機舉例（串行器）

類似于上述例子，鏈路的串行器側為配置成遠端電源開/關的攝像模組。MAX9259的INT輸出控制板子的關斷輸入和單/雙μC切換（圖7）。在此應用中，INT作為GPO使用，通過設置SETINT(MAX9259的0x0D D7)或解串器的INT輸入對輸出進行控制。一旦上電，INT輸出為低電平，保持遠端器件關斷。反相器輸出連接到CDS，將串行器配置為遠端器件。由于低電平有效AUTOS置為高電平，MAX9259在休眠模式下上電。

如要開啟遠端面板，解串器通過GMSL UART指令喚醒MAX9259。然后，解串器設置MAX9259的INT輸出為高電平，使所有遠端器件上電。反相器輸出將MAX9259置為本地器件，可通過本地μC接收UART指令。

如要關斷遠端面板，解串器設置MAX9259的INT輸出為低電平，關斷遠端器件且將MAX9259設置為遠端器件。然后，解串器在MAX9259內設置SLEEP = 1，使器件進入睡眠狀態。

圖7. 單/雙μC遠端攝像機舉例

其它應用

雙μC應用并不僅僅限于上述示例。對稱、雙向控制面板，隨著實時的CDS和旁路設置（通過MS）可以啟動眾多串行器/解串器和μC配置。設計人員需要更高的控制手段提高系統能力并使系統功耗降至最低，最大限度地利用現有資源。