LIN (Local InterconnectNetwork) 總線，是基于 UART/SCI (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter/Serial Communication Interface 通用異步收發(fā)器/串行通信接口) 的低成本串行通信協(xié)議。LIN 自動尋址 (Auto-Addressing) 是 LIN 協(xié)議中的一個重要功能，它保障了通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

本文將介紹基于英飛凌 TLD4020-3ET 芯片的 LIN 總線自動尋址 (Auto-Addressing) 技術(shù)，包括其硬件特性、實現(xiàn)流程及關(guān)鍵參數(shù)配置。

一、英飛凌 TLD4020-3ET 芯片概述

英飛凌 TLD4020-3ET 是一款三通道設(shè)備，配備集成且受保護(hù)的輸出級。它專為控制 RGB LED 而設(shè)計，最大電流可達(dá) 51.5mA。以下為 TLD4020-3ET 的關(guān)鍵特性：

32 位 Arm Cortex-M23 核心

片上內(nèi)存

? 32kB 閃存 (包括 1000TP 內(nèi)存)

? 576 字節(jié) 1000TP 內(nèi)存

? 3kB SRAM

? Boot ROM用于啟動固件和flash例程

片上振蕩器和通過 2 線 SWD 實現(xiàn)的片上調(diào)試支持

實現(xiàn) LIN 自動尋址的設(shè)備需要具備以下特性：

分流電壓測量 (Shunt voltage measurement)

上拉和恒流源配置 (Pull-up and current source configuration)

下圖 (圖1) 展示了 TLD4020-3ET 滿足自動尋址的內(nèi)部特性框圖。根據(jù)參考文件 (UM 8.2.4.1 章節(jié))，為了滿足自動尋址，LIN 芯片需要具備 ADC 和上拉可控的恒流源，便于測量。

圖1 TLD4020-3ET 滿足自動尋址的內(nèi)部特性框圖

二、自動尋址流程

下圖 (圖2) 為自動尋址的流程框圖。在收到正式的自動尋址指令后，芯片首先會執(zhí)行 Deactivate pull-ups 操作，確保所有節(jié)點處于初始狀態(tài)，接著進(jìn)行在線芯片的 Slave alredy addressed ? 確認(rèn)，已有地址的芯片可以不再參與自動尋址 (需在 Master 內(nèi)設(shè)置)。所以一般在自動尋址開始之前會清除所有 AA 芯片的 Address。

確認(rèn)所有滿足自動尋址條件的芯片未分配地址后，要進(jìn)行第一次 IDIFF 1 的對比確認(rèn) (即圖 2 中的 step1 到 step5)。以下重點介紹此過程。

圖2 自動尋址流程框圖

下圖 (圖3) 為一個 Bus Shunt Method (BSM) LIN network 的示意圖，其中 Commander 是 Master，Responder 是不具備自動尋址功能的 slave，Responder AA 是具備自動尋址功能的 slave。在同一個 BSM LIN network 中它們是可以共存的，TLD4020-3ET 即為 Responder AA。

圖3 BSM LIN network 的示意圖

TLD4020-3ET 的 LIN 模塊的內(nèi)部示意框圖如下圖 (圖4)：

圖4 TLD4020-3ET 的 LIN 模塊的內(nèi)部示意框圖

在整個自動尋址過程中，AA 芯片需經(jīng)歷四個階段：OFFSET、PRE-SELECTION、SELECTION 和 ENDING。所有步驟都發(fā)生在 BREAK 中。

圖5 自動尋址流程示意圖

圖6 自動尋址四個階段示意圖

1OFFSET

在 step1 到 step2 的過程中，系統(tǒng)會測定每個 AA 芯片的基準(zhǔn) IAA_1。在 AA 芯片內(nèi)的動作如下圖 (圖7)。AA 芯片不接通 pull-up 和 current source，N-AA 芯片正常工作，流過每個 AA 芯片內(nèi)部 Rshunt 上的電流 Ishunt 僅為此 AA 芯片“更遠(yuǎn)端”的 N-AA 的電流。此時：

Ishunt-c (IAA-1) = Ib3+Ib4

Ishunt-b (IAA-1) = Ib3+Ib4

Ishunt-a (IAA-1) = Ib2+Ib3+Ib4

圖7 OFFSET 階段 AA 芯片動作示意圖

圖8 自動尋址 OFFSET 階段示意圖

2PRE-SELECTION

在 step3 到 step4 的過程中，所有 AA 芯片的 current sources 接通，此時：

Ishunt-c (IAA-2) = Ib3+Ib4

Ishunt-b (IAA-2) = Ib3+Ib4+Ia-c

Ishunt-a (IAA-2) = Ib2+Ib3+Ib4+Ia-c+Ia-b

由此可以算出每個 AA 芯片的 IDIFF (IDIFF = IAA_2 - IAA_1)，如果算出的 IDIFF 小于配置的 IDIFF 1 (I_DIFF_TH_1_VAL)，認(rèn)為此 AA 芯片在 Master 的“遠(yuǎn)端”，則進(jìn)入下一次對比的 SELECTION 階段。如果 IDIFF 大于 IDIFF 1 認(rèn)為此芯片在 Master 的“近端”，則在進(jìn)入 SELECTION 時，此芯片的 current source 自動斷開，不再參與 SELECTION 的對比。

圖9 PRE-SELECTION 階段 AA 芯片動作示意圖

圖10 自動尋址 PRE-SELECTION 階段示意圖

3SELECTION

在 step5 到 step6 的過程中，除了在 PRE-SELECTION 中 current source 斷開的 AA 芯片，剩下的芯片再次進(jìn)行對比，和 IDIFF 2 比較，確認(rèn)“最遠(yuǎn)端”的 salve。

圖11 SELECTION 階段 AA 芯片動作示意圖

圖12 自動尋址 SELECTION 階段示意圖

4ENDING

step7 完成選擇后，所有 current sources 斷開，所有 pull-ups 正常連接，LIN 正常工作，并在接下來的 FRAME 中給此次的“最遠(yuǎn)端”的 slave 分配地址 (地址為可根據(jù)需求配置)。需要注意，所有的 Auto-addressing，都必須有開始和結(jié)束的 FRAME。

圖13 自動尋址完整 FRAME 示意圖

三、關(guān)鍵參數(shù)配置

TLD4020-3ET 在 LIN 自動尋址中需要配置的部分參數(shù)，包括 PRE-SELECTION 和 SELECTION 階段的上拉電流設(shè)置 (圖14、圖15)、LIN自動尋址狀態(tài)寄存器 (圖16) 以及 AA_I_DIFF_TH 閾值寄存器 (圖17) 等。

圖14 PRE-SELECTION 和 SELECTION pull-up current

圖15 PRE-SELECTION 和 SELECTION pull-up current

圖16 LIN 自動尋址 Status

圖17 AA_I_DIFF_TH

四、總結(jié)

本文詳細(xì)介紹了通過英飛凌 TLD4020-3ET 芯片實現(xiàn) LIN 自動尋址的原理、流程及配置要點，可為相關(guān)應(yīng)用開發(fā)提供參考。