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AEK-COM-ISOSPI1技术解析:SPI隔离通信在汽车电子中的应用

科技观察员 2025-10-24 15:48 次阅读
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STMicroelectronics AEK-COM-ISOSPI1 SPI转隔离式SPI加密狗是基于L9963T收发器的器件。该加密狗将SPI信号转换为隔离式SPI信号,并将导线数量从4根减少到2根。ISOSPI协议具有差分通信的特点,有助于提高远程通信的抗噪性和鲁棒性。AEK-COM-ISOSPI1加密狗承载有L9963T收发器,可配置为SPI总线的从机或主机,并支持8位至64位SPI帧。此加密狗可以通过SPI与SPC5、Stellar和STM32微控制器系列连接。AEK-COM-ISOSPI1用于电池管理系统(BMS)和通过SPI协议的隔离通信。

数据手册:*附件:STMicroelectronics AEK-COM-ISOSPI1 SPI转隔离式SPI加密狗数据手册.pdf

特性

  • 承载有L993T收发器
  • 通过GPIO或跳线进行主/从配置
  • 4个可配置引脚,用于SPI协议
  • 2个可配置引脚,用于转换信号(ISOSPI)的幅度和频率
  • 尺寸:85mmx30mm
  • 属于AutoDevKit生态系统

功能框图

1.png

原理图

2.png

AEK-COM-ISOSPI1技术解析:SPI隔离通信在汽车电子中的应用

一、产品概述与核心价值

AEK-COM-ISOSPI1‌是基于L9963T收发器的SPI至隔离SPI加密狗评估板,专为汽车电子系统设计。该产品的核心价值在于将传统的4线SPI信号转换为2线隔离SPI信号,在保证电气隔离安全性的同时,大幅减少布线数量,特别适用于需要长距离通信的汽车高压应用场景。

二、关键技术特性

2.1 硬件架构亮点

  • 主控芯片‌:采用AEC-Q100认证的L9963T汽车级通用SPI至隔离SPI双向收发器
  • 配置灵活性‌:支持通过GPIO或跳线进行主/从模式配置
  • 接口配置‌:4个可配置SPI协议引脚,2个可配置信号幅度和频率引脚
  • 物理规格‌:85mm × 30mm紧凑尺寸,完全兼容AutoDevKit生态系统

2.2 通信协议优势

ISOSPI协议‌采用差分通信机制,具备以下显著优势:

  • 高抗噪性‌:在长距离通信中保持信号完整性
  • 电气隔离‌:满足汽车安全标准对高压应用的隔离要求
  • 传输距离‌:支持数米距离的可靠通信,解决车辆内部远端设备间的通信挑战

三、性能参数详解

3.1 SPI通信性能

  • 帧格式支持‌:兼容8至64位任意SPI帧协议
  • 从模式工作频率‌:最高支持10MHz SPI时钟
  • 主模式可编程频率‌:支持250kHz、1MHz、4MHz、8MHz四档可调时钟频率

3.2 系统兼容性

  • 前端兼容‌:原生兼容L9963E隔离SPI,适用于电池管理系统
  • MCU支持‌:可与SPC5、Stellar和STM32等多个微控制器家族通过SPI连接

四、实际应用案例

4.1 AutoDevKit生态系统演示

在AutoDevKit生态系统软件包中提供了两个典型演示案例:

SPC582B - ISOSPI1_LEDdriver测试应用

  • 目标板:AEK-MCU-C1MLIT1 MCU板
  • 功能:演示MCU板通过两个AEK-COM-ISOSPI1加密狗与AEK-LED-21DISM1 LED驱动板通信

SPC58EC - ISOSPI1_LEDdriver测试应用

  • 目标板:AEK-MCU-C4MLIT1 MCU板
  • 通信链路:MCU → AEK-COM-ISOSPI1(SPI转ISOSPI) → AEK-COM-ISOSPI1(ISOSPI转SPI) → LED驱动板

4.2 通信流程解析

演示应用完整展示了信号转换流程:

  1. MCU板通过SPI协议发送命令至第一个AEK-COM-ISOSPI1
  2. 加密狗将SPI信号转换为ISOSPI消息传输
  3. 第二个加密狗将ISOSPI消息还原为SPI信号
  4. LED驱动板接收并执行命令,包括降压转换器激活和状态寄存器读取

五、引脚功能配置详解

5.1 关键引脚功能

  • DIS引脚‌:数字输入输出引脚。输入时作为MCU驱动的高电平有效禁用输入;输出时在待机状态下检测隔离SPI唤醒事件
  • BNE/CPOL引脚‌:
    • 从模式配置(NSLAVE=0):作为BNE数字输出,实现基于中断的MCU通信
    • 主模式配置(NSLAVE=1):作为CPOL数字输入选择时钟极性
  • TXEN/CPHA引脚‌:
    • 从模式配置:作为发射器使能输入TXEN
    • 主模式配置:作为CPHA数字输入选择时钟相位

六、设计要点与最佳实践

6.1 硬件设计考虑

  • 电源滤波‌:采用100nF和1μF电容组合实现有效电源去耦
  • ESD保护‌:集成USBLC6-2SC6Y等保护器件增强系统鲁棒性
  • 信号完整性‌:通过680Ω电阻和适当终端匹配确保信号质量

6.2 软件配置策略

  • 模式选择‌:通过NSLAVE引脚灵活配置主从工作模式
  • 时序对齐‌:严格遵循SPI时序规范,确保数据采样准确性
  • 故障处理‌:利用FAULT引脚实现系统状态监控和故障恢复
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