芯力特多通道LIN收发器特性与应用方案

LIN的出现

随着汽车ECU越来越多，如ABS，电控门窗，电子燃油喷射装置。如果仍然采用常规的点对点布线方式，如图1所示，将会导致车上信号传输线数目的急剧增加，从而带来线束的冗余及维修成本的提高。这就对汽车的线束分布及信息通讯提出了更高的要求。总线技术可以实现信息的实时共享，解决了传统布线方式中线束多，布线难，成本高等问题，CAN（Controller Area Network）总线技术应运而生，如图2所示。

图1 传统汽车线束链接

图2 车辆CAN总线通讯作为解决此问题的对策，引入了多点通信协议。通过引入CAN多点通信协议，可以在不增加配线的前提下接入更多的传感器和执行器。但是，对于传感器和执行器的局域网络通信不需要像动力系统和底盘系统那样对于通信速率和可靠性上有很高的要求，从成本来看未必是最合适的设计，于是就有了LIN(Local Interconnect Network)，通过采用LIN可以构筑简单、低成本的局域网络，如图3所示。

图3 LIN能够构筑简单廉价的局域网

LIN的主要特点

1. 成本低，基于通用UART/SCI接口，几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件；
2. 极少的信号线就可实现ISO9141标准；
3. 传输速率最高可达20Kb/s，最大总线长度40m；
4. 单主多从模式，无需总线仲裁；从机节点不需石英或陶瓷振荡器就能实现自同步；
5. 不需要改变LIN，从机节点的硬件和软件就可以在网络上增加或删除节点等。

LIN网络节点的硬件实现LIN的ECU网络节点硬件实现由传感器或者执行元件、LIN协议控制器、LIN收发器构成，如图4所示。LIN网络采用一主多从的方式，即一个主机控制多个从机，LIN网络推荐的最大节点个数为16，最长总线长度为40米，如图5所示。

图4 LIN的网络节点

图5 LIN的一主多从网络节点配置国产多通道LIN收发器特性与应用方案随着新能源及自动驾驶和汽车上新增的功能越来越多，汽车车上电子元件的日益增多，需要的LIN节点收发器也越来越多，这就对有限PCB布板空间中的ECU电子设备提出了更多的要求。汽车应用领域国产领先IC设计厂商芯力特在单通道收发器的基础上，于2022年推出了国产双通道SIT1022Q和四通道SIT1024Q的LIN收发器，其分别集成了两个和四个单通道LIN收发器，当需要使用多个LIN收发器，而布板空间受限的时候，使用SIT1022Q或者SIT1024Q可以节约PCB布板空间和BOM器件，也节约成本。功能描述SIT1022Q/SIT1024Q是一款应用于LIN协议控制器和物理总线之间的接口芯片，可应用于乘用车和工业控制等领域，传输速率高达20Kbps。SIT1022Q/SIT1024Q在发送数据输入端（TXDx）接收协议控制器发送的数据流，并将其转换为具有最佳压摆率和波形整形的总线信号；LIN总线上的输入数据由SIT1022Q/SIT1024Q的接收器接收后，通过RXDx端口转换成低压的逻辑电平信号输出至外部的微控制器。此器件兼容“LIN 2.x/ISO 17987-4:2016 (12V)/SAE J2602”标准。此外，SIT1022Q/SIT1024Q还有以下特点和优势：

兼容K线；

内置过温保护功能（热关断）；

内置显性超时功能；

内置 30kΩ 总线上拉从机电阻；

总线限流保护功能；

电池掉电检测功能；

极低功耗的休眠模式与待机模式，休眠模式低至5uA；

支持远程唤醒；

输入电平兼容 3.3V/5V 器件；

优秀的电磁兼容（EMC）能力。

封装及引脚说明

SIT1022Q包含两个LIN收发器通道，每个通道提供独立的模式控制（引脚SLP1_N、SLP2_N为模式控制引脚），为了支持LIN电路板设计的可扩展性，SIT1022Q固定的下半部分兼容单通道LIN收发器，如SIT1021Q，SIT1027Q和SIT1029Q，这使得LIN软件驱动程序可以重用，其SOP封装和DFN封装如图6，引脚功能如图7。

图6 SOP和DFN封装及引脚图

图7 SIT1022Q引脚功能图

SIT1024Q是一个具有四个通道的LIN设备，其QFN封装如图8。每个通道都提供了独立的控制模式（引脚 SLP1_N、SLP2_N、SLP3_N、SLP4_N为模式控制引脚），每个LIN通道的工作模式等同于单通道LIN收发器SIT1029Q，这使得LIN软件驱动程序可以重用。

图8 SIT1024Q的QFN封装及引脚示意图

图9 SIT1024Q引脚功能图

特性

图10 SIT1022Q特性图

图11 SIT1024Q特性图

工作模式

图12 工作模式示意图

表1 工作模式描述

失效安全保护特性

为防止SIT1022Q/SIT1024Q使用过程中出现的功能或者损坏的失效风险，产品从设计端考虑进行预防，其预防失效的安全特性一致，如表2所示。表2 失效安全特性

典型应用

SIT1022Q和SIT1024Q的典型应用示意图分别如图13、14所示，其作为主机节点使用时候，需要接一个二极管和上拉电阻RL。

图13 SIT1022Q典型应用示意图

图14 SIT1024Q典型应用示意图