現在，應用與42V車載電壓兼容的I3T高電壓技術已經可以將複雜的數字電路(如傳感器)、嵌入式微處理器以及功率電路(如激勵源或開關驅動器)集成到一起。

LIN總線係統

由於其相對較低的造價,LIN總線正被廣泛應用於汽車的分布式電氣控製係統中,如控製電動車窗
、調節後視鏡和車前燈等部位的步進馬達和直流電源,或管理傳感器采集到的關於氣溫或座位位置的信息等。LIN總線的傳輸字節高達20kbps。基於單主節點、多個從節點的結構,通常,從節點安裝在收發器、微控製器、傳感器的接口或由分立元件組成的激勵驅動器的周圍。最近研製出了一種帶有LIN總線異步收發裝置(UART)的微控製器,這種微控製器可同集成有其它從節點模塊(如LIN總線收發器、電壓調節器
、看門狗定時器、激勵驅動器和傳感器接口)的附件一起配套使用。目前,AMI半導體(AMIS)公司利用混合信號技術將關鍵的從節點模塊全部集成在了一個功能專一、功耗低、符合標準IP模塊的芯片上,將LIN總線的發展又推進了一步。該方案的特點有：

集成RC振蕩器,誤差≤15%;

專用IP模塊(如DC或微型步進馬達驅動器);

遵守LIN總線V1.3協議;

傳輸速率高達20kbps(特殊的結構設計);

低頻收發;

睡眠/旁路模式中的低電流損耗;

滿足潛在的市場需求。

AMIS的方案提供了應用層和數據鏈路層需要的所有主要功能模塊。這些功能模塊可以用VHDL代碼編程
、用AMIS開發板評估,下文將對它們作簡要的介紹。

帶有數字濾波器的采樣模塊

該模塊從接收器中采集信號,並將結果數據流通過數字濾波器,以除掉由於LIN總線信號的衰減可能造成的偽傳輸。因此,該模塊提高了LIN協議在惡劣環境中應用的性能,並最大程度上減少了同步和數據采樣中的問題。

同步機

同步機模塊從同步域中提取所需的信息,以決定編碼器和解碼器的準確采樣速率。該模塊具有內部晶振,並采用了一種可將傳統的UART技術中偶爾發生的舍/入誤差減到最小的技術。同步機的主要優點在於能用較低的時鍾頻率來執行LIN協議。例如,可以使用一個250KHz的主時鍾及15%的容差來獲得精確無誤的通訊。另外,AMIS的方案實現了占空比較大的變化範圍。典型的UART在晶振零誤差的情況下能實現占空比在33~66%間的變化。然而,運用AMIS解決方案可實現占空比在12~88%間的變化,並能完全適應晶振的誤差。在對物理層參數提供了較大容差的同時,也提高了對占空比影響較大的電磁兼容性。

標識符濾波器及其動態管理

主節點在係統運行的初始及運行過程中依據需要發布不同的從指令標識符。為此,從節點要包含一定數目的寄存器。ROM指令數陣列指的是從節點中執行的不同指令,在RAM或EEPROM中含有相應的標識符。地址寄存器模塊識別同一LIN總線上的不同從節點,而第二ROM陣列是為不同的應用和執行過程識別不同的從節點。標識符濾波器依據分配的標識符以決定指令的執行與否,若標識符存在於隊列中,則執行該指令,否則不執行。

糾錯

錯誤識別模塊處於數據鏈路層,而糾錯卻是在應用層執行。因此,由嵌入式微控製器在軟件中定義誤差量。應用層中的糾錯模塊包含一個狀態寄存器,每一種錯誤都有一個對應的錯誤標誌位,並由該標誌位向微處理器的內核產生一個中斷請求。錯誤標誌可通過對狀態寄存器執行讀操作來清除。每次錯誤直接中斷通訊,從而導致一個位錯誤以停止發送字節。進而這一幀信息被忽略,從節點等待下一個中斷域。

幀緩衝器

幀緩衝器是將送給微處理器內核的中斷減到最小的另一個途徑。它與標識符濾波器配合使用,可將中斷的數量減到每幀一次。該緩衝器中含17個字節(一個標識符、八個發送字節、八個接收字節)。

內核/狀態機及應用接口

根據需要,AMIS可提供不同的內核。內核與LIN控製器間通過中斷信號和特殊功能寄存器(SFR)實現連接,LIN控製器可看作是SFR總線上的一個外圍器件。除了這些LIN總線特點外,與同類半導體處理技術平台一樣,AMIS開發了一個廣泛的IP模塊庫,包括貳⑵和SAR ADC模塊、輸出電流可達0.3A的延時觸發器及輸出電流達3A的H橋。當然,運用從節點隻是整個功能中的一部分,通過給它們提供足夠功率以將它們集成在當今汽車中是汽車電氣工程師的下一個重要挑戰。

42V電源技術方案

一個理想的汽車電源方案中,電源等級將會從傳統的12V電池電壓轉換成42V電源係統。而在42V係統中,電源等級還將會不斷地升高。例如,係統整個壽命周期中的最大工作電壓設定在50V,如果存在著8V最大動態過電壓,電源電壓就會達到58V。增加一個12V的外部驅動負荷泵,將會使係統的電壓需求達到70V,再增加一個ESD保護窗,係統電壓將達到80V。而且汽車的半導體器件不僅要承受較高的電壓,同時還必須具備足夠的魯棒性以滿足其苛刻的運行環境,比如,應滿足運行溫度在-40℃~+200℃範圍的需求。到目前為止,承受較高電壓和滿足苛刻運行條件的需求是42V汽車電子係統應用智能SoC技術的重大障礙。

AMI半導體的I3T80是一種基於 0.35mm CMOS工藝的80V電源智能模塊集成技術。滿足42V汽車係統惡劣的運行條件。由此技術開發出的設備包括電機控製驅動器
、DC-DC變換器、具有帶寬濾波器的高精度模擬電路以及ADC和DAC等。而且I3T80能夠嵌入集成總計超過150000個門電路,其通信協議模塊包括PLL
、USB、總線協議控製器
、CAN和LIN通信控製器。除此之外,它還提供了ROM和RAM存儲器。

結語

在新型汽車電子應用中,隨著電子部件不斷地增加, 汽車設計者們正在尋求一種合理的解決方案。這樣,高集成度、高可靠性SoC解決方案應運而生。這種解決方案技術要求能夠簡化執行步驟,減少與不同電子係統之間的控製和接口成本。AMIS的高電壓
、混合信號技術滿足了這種需要。它把半導體解決方案與專用IP模塊結合在一起,能夠滿足任何標準接口通信總線 (LIN

、CAN)節點應用,同時與42V電壓等級方案兼容。