目前,，大多數(shù)感測器系統(tǒng)是基于一種架構(gòu)，即從感測器直到系統(tǒng)的主要電子控制單元(ECU)都是類比訊號鏈,。在極為嘈雜的汽車環(huán)境中,，要保持這些系統(tǒng)的訊號完整性是一個(gè)挑戰(zhàn)。

一種解決方案是采用簡單的專用技術(shù)(例如脈沖寬度調(diào)變(PWM)或可變脈沖寬度),，在不同的實(shí)體層上以數(shù)位方式傳送訊號,。但這些方法存在幾個(gè)缺點(diǎn)。一般而言,，每個(gè)訊號都需要一根單獨(dú)的線路,，而且資訊通常是從感測器單向輸出到主要的ECU。因此不可能利用這種感測器子系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊和診斷,。

另一種方案是利用CAN匯流排將訊號傳回到主要ECU,。不過，這種方法通常需要一個(gè)微控制器和支援電路，因而會(huì)增加相當(dāng)可觀的成本,。

LIN協(xié)議的新型汽車感測器系統(tǒng)" height="281" src="http://files.chinaaet.com/images/20110526/112fa650-b52f-4e96-9922-829fe850be2e.jpg" width="400" />

圖1：基于LIN的感測器系統(tǒng)架構(gòu)

目前有兩種技術(shù)趨勢推動(dòng)汽車感測器系統(tǒng)的發(fā)展：區(qū)域互連網(wǎng)路(LIN)協(xié)議和混合訊號半導(dǎo)體制程技術(shù)的進(jìn)步,。

盡管LIN最初瞄準(zhǔn)的是車身電子組件，但它已被創(chuàng)造性地應(yīng)用于新的方面,，例如感測器介面,。 LIN所具備的幾種特性使其適于作為感測器子系統(tǒng)的實(shí)體層和協(xié)議。這是一種低成本,、雙向的單線實(shí)體層實(shí)現(xiàn)方法,，減少了對訊號線及其線束的需求。如果模組中含有一個(gè)以上的感測器就更能突顯這種方法的優(yōu)勢,，而且所有的輸出都能透過多工在單一LIN匯流排上實(shí)現(xiàn),。

基于LIN的感測器系統(tǒng)架構(gòu)

LIN協(xié)議基于主從架構(gòu)，在這種架構(gòu)中,，所有的匯流排通訊都由主節(jié)點(diǎn)控制和調(diào)度,。這種特性為訊號傳輸提供了保證的延遲時(shí)間，使系統(tǒng)具有可預(yù)測性,，這對大多數(shù)感測器訊號來說是絕對必需的,。 LIN匯流排架構(gòu)可擴(kuò)展到16節(jié)點(diǎn)，而且不需要仲裁機(jī)制,，因?yàn)樗械膮R流排通訊都由主節(jié)點(diǎn)調(diào)度,。

從節(jié)點(diǎn)是自同步的，并可利用晶片上RC振蕩器代替晶振或陶瓷諧振器,，因而在系統(tǒng)級上大幅降低成本,。該協(xié)議十分簡單且已標(biāo)準(zhǔn)化，適用于異步串列介面(UART/SCI),。此外,，矽實(shí)現(xiàn)的成本相當(dāng)?shù)停踔敛捎猛ǔＳ糜诟袦y器訊號介面IC的混合訊號制程也是這樣,。透過標(biāo)準(zhǔn)化,，基于LIN的感測器子系統(tǒng)能降低成本、提高可靠性,。

混合訊號半導(dǎo)體制程的不斷發(fā)展使整合化程度越來越高,，尤其是在數(shù)位整合度和類比精密度方面。目前有幾種制程適用于汽車感測器應(yīng)用,，如線性BiCMOS,、高壓CMOS和絕緣層矽(SOI)。每一種制程都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),，要根據(jù)感測器類型和應(yīng)用需求來進(jìn)行選擇,。

這些制程允許用單晶片SoC實(shí)現(xiàn)整個(gè)感測器系統(tǒng)的電子組件,，包括電源、高電壓作業(yè),、數(shù)位電路,、記憶體、時(shí)脈源和高精密度類比電路,。

圖2：目前的感測器系統(tǒng)架構(gòu)

混合訊號介面IC

德州儀器的部份定制混合訊號ASIC感測器介面IC采用了混合訊號半導(dǎo)體制程及LIN通訊匯流排,。這種單晶片感測器介面IC 幾乎整合了需要連接到感測器、汽車電子網(wǎng)路和LIN匯流排的每一個(gè)元件,。這些元件中的典型組件包括用于匹配感測器和系統(tǒng)需求的汽車電壓調(diào)節(jié)器,、用于直接連接感測器輸出的類比濾波前端、一個(gè)類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器,、數(shù)位濾波和控制,、一個(gè)LIN協(xié)議控制器以及LIN實(shí)體層。

透過改變感測器系統(tǒng)的架構(gòu),，即利用LIN作為訊號和通訊介面,，并基于混合訊號IC來實(shí)現(xiàn)它，我們可以在系統(tǒng)級獲得若干優(yōu)勢,。 LIN允許在單線上進(jìn)行雙向通訊,，因此主節(jié)點(diǎn)能夠請求感測器提供診斷資訊，或者在需要時(shí)感測器能提供系統(tǒng)故障資訊,。

LIN協(xié)議和實(shí)體層是LIN聯(lián)盟針對汽車應(yīng)用而設(shè)計(jì)開放式規(guī)格,。最近，美國汽車工程師協(xié)會(huì)根據(jù)J2602規(guī)格為LIN應(yīng)用增添了一些很好的實(shí)例,，去除了專用介面及協(xié)議,，因而可實(shí)現(xiàn)感測器再使用，并能使它們基于已知的,、可靠且強(qiáng)韌的通訊系統(tǒng),。

即使模組中含多個(gè)感測器，也有可能制作只有三根線(電池,、接地和LIN)的感測器模組,。減少線和線束可以減少感測器的封裝尺寸，最佳化感測器的布局,，并降低布線感應(yīng)度。

使用先進(jìn)的混合訊號制程技術(shù)實(shí)現(xiàn)感測器介面IC,，可以從幾方面降低系統(tǒng)成本：更少的元件,；更少的庫存；更小,、更簡單的PCB設(shè)計(jì),；更小的感測器外形尺寸以及更高的可靠性,。而且，由于使用晶片上RC振蕩器,，就可省去作為時(shí)脈源的晶振或諧振器,。

目前取得的這些進(jìn)展只是在提高汽車感測器系統(tǒng)的智慧和性能方面邁出了幾小步。下一代混合訊號制程(例如LBC5和LBC7) 能將更多的智慧和功能整合在感測器子系統(tǒng)中,。我們甚至可以設(shè)想,，下一代感測器介面IC將包括能為感測器子系統(tǒng)提供程式功能，并增加靈活性的小型整合微處理器,。