第11章LIN总线收发器TJA1020.ppt

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第十一章第十一章LIN总线收发器总线收发器TJA1020第一节第一节简介简介第二节第二节总体描述总体描述第三节第三节从机应用从机应用第四节第四节主机应用主机应用第一节第一节简介简介LIN总线是一个低速的（最高总线是一个低速的（最高20Kb/s）A类串行总线协议。

类串行总线协议。

LIN的子总线可以用于像座椅、门、控制板和方向盘等模块。

的子总线可以用于像座椅、门、控制板和方向盘等模块。

它的作用是将开关、执行元件和传感器从子总线连接到主总它的作用是将开关、执行元件和传感器从子总线连接到主总线（如线（如CAN总线）。

总线）。

LIN协议采用协议采用8N1编码字节区的编码字节区的UART/SCI串行数据链路串行数据链路格式。

格式。

LIN网络包括一个主机节点和一个或多于一个从机点；网络包括一个主机节点和一个或多于一个从机点；主机节点控制媒体访问。

这样一个单主机多从机的网络如主机节点控制媒体访问。

这样一个单主机多从机的网络如图图11-1所示。

所示。

下一页返回第一节第一节简介简介LIN的物理层在的物理层在ISO9141标准中定义，并且为了符合汽车标准中定义，并且为了符合汽车环境中的特殊应用（譬如环境中的特殊应用（譬如EMC、ESD等），还作了一定的提等），还作了一定的提高。

高。

本章将讲述本章将讲述TJA1020在在LIN中作为物理媒体连接工具的技中作为物理媒体连接工具的技术实现。

典型的术实现。

典型的LINECU如如图图11-2所示。

所示。

上一页返回第二节第二节总体描述总体描述一、一、TJA1020的特征的特征TJA1020的主要特征是：

的主要特征是：

（1）波特率高达）波特率高达20Kbps。

（2）修整输出波形以使电磁辐射（）修整输出波形以使电磁辐射（EME）非常低。

）非常低。

（3）高抗电磁干扰性（）高抗电磁干扰性（EMI）。

）。

（4）在低速应用中使用低斜率模式以进一步减少）在低速应用中使用低斜率模式以进一步减少EME。

（5）睡眠模式中的电流消耗极低。

）睡眠模式中的电流消耗极低。

（6）在）在LIN对对GND短路时电池受到放电保护。

短路时电池受到放电保护。

（7）传输数据（）传输数据（TXD）显性超时功能。

）显性超时功能。

（8）电池的工作范围广，可以从电压降（）电池的工作范围广，可以从电压降（5V）到跳变启动）到跳变启动情况（情况（27V）。

）。

下一页返回第二节第二节总体描述总体描述（9）控制输入电平和）控制输入电平和3.3V以及以及5V的器件兼容。

的器件兼容。

（10）LIN从机应用时集成端电阻。

从机应用时集成端电阻。

（11）睡眠模式下本地和远程唤醒。

）睡眠模式下本地和远程唤醒。

（12）唤醒源的识别（本地或远程）。

）唤醒源的识别（本地或远程）。

（13）不上电情况下的自动防故障保护，没有反向电流通路。

）不上电情况下的自动防故障保护，没有反向电流通路。

（14）总线终端可防止短路和汽车环境下的瞬变。

）总线终端可防止短路和汽车环境下的瞬变。

（15）直接的电池操作，可以防止负载断电、跳跃启动和瞬）直接的电池操作，可以防止负载断电、跳跃启动和瞬态。

态。

（16）不需要）不需要5V电源。

电源。

（17）温度保护。

）温度保护。

上一页下一页返回第二节第二节总体描述总体描述二、二、TJA1020的方框图的方框图TJA1020的方框图如的方框图如图图11-3所示。

所示。

三、三、TJA1020的工作模式的工作模式TJA1020共有四种工作模式，它们分别是普通斜率模式、共有四种工作模式，它们分别是普通斜率模式、低斜率模式、准备模式和睡眠模式。

这些操作模式的详细情低斜率模式、准备模式和睡眠模式。

这些操作模式的详细情况如况如表表11-1和和图图11-4所示。

所示。

1.睡眠模式睡眠模式TJA1020的睡眠模式使的睡眠模式使LINECU的功耗非常低。

这是由于的功耗非常低。

这是由于收发器本身的电流消耗非常低，而且通过收发器本身的电流消耗非常低，而且通过INH输出关断了外输出关断了外部电压调节器造成的。

因此，睡眠模式中，部电压调节器造成的。

因此，睡眠模式中，INH引脚悬空。

引脚悬空。

上一页下一页返回第二节第二节总体描述总体描述尽管功率的消耗极低，但尽管功率的消耗极低，但TJA1020仍能识别仍能识别LIN引脚的远引脚的远程唤醒和程唤醒和NWAKE引脚的本地唤醒并将模式切换到准备模式。

引脚的本地唤醒并将模式切换到准备模式。

而且，而且，TJA1020还可以通过引脚还可以通过引脚NSLP直接激活普通或低直接激活普通或低斜率模式，这对于单片机的电源不是由斜率模式，这对于单片机的电源不是由INH输出控制的应用输出控制的应用非常有用。

非常有用。

TJA1020收发器的接收器（收发器的接收器（LIN）的输入、本地唤醒输入）的输入、本地唤醒输入（NWAKE）和睡眠控制输入（）和睡眠控制输入（NSLP）使用滤波器和）使用滤波器和/或定或定时器，以防止由汽车瞬态或时器，以防止由汽车瞬态或EMI造成的不必要的唤醒。

因此，造成的不必要的唤醒。

因此，所有的唤醒都要维持一段时间（所有的唤醒都要维持一段时间（tBUS，tWAKE，tgotonorm）上一页下一页返回第二节第二节总体描述总体描述如果睡眠输入引脚如果睡眠输入引脚NSLP的低电平维持了至少的低电平维持了至少tgotonorm（见见图图11-5）而且这段时间内没有发生唤醒事件，则而且这段时间内没有发生唤醒事件，则TJA1020进入睡眠模式。

这段滤波时间可以防止进入睡眠模式。

这段滤波时间可以防止TJA1020由于由于EMI产生的不必要的瞬态而进入睡眠模式。

产生的不必要的瞬态而进入睡眠模式。

如果引脚如果引脚LIN和和/或或NWAKE连接到地也可以激活睡眠模式，连接到地也可以激活睡眠模式，譬如对地短路。

譬如对地短路。

睡眠模式中，连接引脚睡眠模式中，连接引脚LIN和和BAT的内部从机端电阻的内部从机端电阻RSLAVE禁能；可以将它看做是一个弱点流源。

当禁能；可以将它看做是一个弱点流源。

当LIN总线对地短路总线对地短路时，它将电流的消耗减到最低。

时，它将电流的消耗减到最低。

上一页下一页返回第二节第二节总体描述总体描述2.准备模式准备模式准备模式是一个中间模式，只有当准备模式是一个中间模式，只有当TJA1020在睡眠模式时在睡眠模式时产生远程和本地唤醒时才会进入准备模式。

准备模式中，产生远程和本地唤醒时才会进入准备模式。

准备模式中，INH引脚输出高电平，将外部电压调节器激活。

另外，连接引脚输出高电平，将外部电压调节器激活。

另外，连接引脚引脚LIN和和BAT的内部从机端电阻的内部从机端电阻RSLAVE激活。

激活。

TJA1020用用RXD引脚的低电平来标志准备模式。

它也可以引脚的低电平来标志准备模式。

它也可以作为单片机的唤醒中断请求。

另外，唤醒源可以用引脚作为单片机的唤醒中断请求。

另外，唤醒源可以用引脚TXD的下拉来标志。

远程唤醒事件会在引脚的下拉来标志。

远程唤醒事件会在引脚TXD产生弱下拉，而产生弱下拉，而本地唤醒事件将在本地唤醒事件将在TXD引脚产生强下拉。

外部的上啦电阻由引脚产生强下拉。

外部的上啦电阻由所使用的单片机来决定。

所使用的单片机来决定。

上一页下一页返回第二节第二节总体描述总体描述图图11-6和和图图11-7是远程和本地唤醒的时序图以及在引脚是远程和本地唤醒的时序图以及在引脚RXD和和TXD的特定输出。

如果的特定输出。

如果LIN总线在一个隐形总线电平总线在一个隐形总线电平之后的显性电平至少持续之后的显性电平至少持续tBUS，则可以通过，则可以通过LIN总线检测到总线检测到远程唤醒。

如果低电平持续了至少远程唤醒。

如果低电平持续了至少tNWAKE，则，则NWAKE引脚引脚的下降沿将引起本地唤醒。

的下降沿将引起本地唤醒。

3.普通斜率模式普通斜率模式普通斜率模式用于通过普通斜率模式用于通过LIN总线发送和接收数据。

总线数据总线发送和接收数据。

总线数据流由接收器转换成数字位流并在流由接收器转换成数字位流并在RXD引脚输出到单片机。

引脚输出到单片机。

RXD引脚的高电平表示引脚的高电平表示LIN总线是隐形电平，而低电平表示总线是隐形电平，而低电平表示LIN总线是显性电平。

总线是显性电平。

上一页下一页返回第二节第二节总体描述总体描述TJA1020的发送器将在的发送器将在TXD输入的单片机数据流转换成输入的单片机数据流转换成LIN总线信号波形，并加以修整，使总线信号波形，并加以修整，使EME达到最小。

达到最小。

TXD输输入的低电平会使入的低电平会使LIN总线是显性电平。

而高电平性则是总线是显性电平。

而高电平性则是LIN总线是隐性电平。

总线是隐性电平。

普通斜率模式中，内部从机端电阻普通斜率模式中，内部从机端电阻RSLAVE将将LIN总线引脚拉总线引脚拉高。

引脚高。

引脚INH的电池高电平使外部电压调节器保持接通。

的电池高电平使外部电压调节器保持接通。

将引脚将引脚NSLP和和TXD置高电平，并持续至少置高电平，并持续至少tgotonorm,max,也也可以进入普通斜率模式。

当可以进入普通斜率模式。

当tgotonorm超时后会执行模式转换。

超时后会执行模式转换。

图图11-8是从睡眠模式或准备模式转换成普通斜率模式的时序是从睡眠模式或准备模式转换成普通斜率模式的时序图。

图。

上一页下一页返回第二节第二节总体描述总体描述4.低斜率模式低斜率模式如果如果LIN系统的速率低于系统的速率低于10Kb/s，可以使用低斜率模式。

，可以使用低斜率模式。

它和普通斜率模式相比可以进一步减少（普通斜率模式中）它和普通斜率模式相比可以进一步减少（普通斜率模式中）已经非常低的已经非常低的EME。

因此，它和普通斜率模式的唯一不同点。

因此，它和普通斜率模式的唯一不同点式总线符号的过渡时间。

低斜率模式的过渡时间是普通斜率式总线符号的过渡时间。

低斜率模式的过渡时间是普通斜率模式过渡时间的两倍，如模式过渡时间的两倍，如图图11-9.低斜率模式只能通过睡眠或准备模式进入，不可能直接从普低斜率模式只能通过睡眠或准备模式进入，不可能直接从普通斜率模式直接转换成低斜率模式。

通斜率模式直接转换成低斜率模式。

当引脚当引脚TXD的低电平和引脚的低电平和引脚NSLP的高电平维持了至少的高电平维持了至少tgotonorm.max,TJA1020进入低斜率模式。

当进入低斜率模式。

当tgotonorm超时后超时后会执行模式转换。

会执行模式转换。

图图11-10是从睡眠模式或准备模式转换成是从睡眠模式或准备模式转换成低斜率模式的时序图。

低斜率模式的时序图。

上一页下一页返回第二节第二节总体描述总体描述四、四、TJA1020和和3.3V器件兼容器件兼容TJA1020被设计成用于日益增长的汽车低电压应用。

它的被设计成用于日益增长的汽车低电压应用。

它的引脚引脚TXD和和NSLP减小了输入阀值，输出引脚减小了输入阀值，输出引脚RXD和和TXD为漏极开路。

因此。

它可以和使用为漏极开路。

因此。

它可以和使用3.3V或或5V电压的单片机电压的单片机兼容。

这样，兼容。

这样，TJA1020和主单片机之间不需要和主单片机之间不需要5V的转换接的转换接口，而且收发器本身不需要额外的口，而且收发器本身不需要额外的Vcc电源。

电源。

为使引脚为使引脚RXD和和TXD达到高电平，当单片机的端口引脚没有达到高电平，当单片机的端口引脚没有集成上拉电阻时，要加外部上拉电阻。

集成上拉电阻时，要加外部上拉电阻。

上一页下一页返回第二节第二节总体描述总体描述五、五、TJA1020的特性的特性1.限制值限制值根据绝对最大等级系统（根据绝对最大等级系统（IEC60134），所有电压都参考），所有电压都参考引脚引脚GND。

限制值如。

限制值如表表11-2所示。

所示。

2.温度特性温度特性根据根据IEC7471TJA1020的温度特性如的温度特性如表表11-3所示。

所示。

3.特征特征TJA1020特征见特征见表表11-4，其中，其中，VBAT=527V；Tvj=-40+150；RL（LIN-BAT）=500；所有电压根据地定义；所