基于LIN協議的汽車感測器系統

隨著汽車電子系統的進展，對低成本、高可靠性感測器系統的需求變得越來越重要。盡管為滿足這些需求還有許多挑戰需要克服，但互連架構和混合訊號制程的進步已經大幅增強了智慧性、降低了成本并提高了可靠性。而且，更多的先進技術也不斷問世。

　　目前，大多數感測器系統是基于一種架構，即從感測器直到系統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境中，要保持這些系統的訊號完整性是一個挑戰。

　　一種解決方案是采用簡單的專用技術(例如脈沖寬度調變(PWM)或可變脈沖寬度)，在不同的實體層上以數位方式傳送訊號。但這些方法存在幾個缺點。一般而言，每個訊號都需要一根單獨的線路，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進行雙向通訊和診斷。

　　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微控制器和支援電路，因而會增加相當可觀的成本。

　　圖1：基于LIN的感測器系統架構。

　　目前有兩種技術趨勢推動汽車感測器系統的發展：區域互連網路(LIN)協議和混合訊號半導體制程技術的進步。

　　盡管LIN最初瞄準的是車身電子組件，但它已被創造性地應用于新的方面，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的實體層和協議。這是一種低成本、雙向的單線實體層實現方法，減少了對訊號線及其線束的需求。如果模組中含有一個以上的感測器就更能突顯這種方法的優勢，而且所有的輸出都能透過多工在單一LIN匯流排上實現。

　　基于LIN的感測器系統架構

　　LIN協議基于主從架構，在這種架構中，所有的匯流排通訊都由主節點控制和調度。這種特性為訊號傳輸提供了保證的延遲時間，使系統具有可預測性，這對大多數感測器訊號來說是絕對必需的。 LIN匯流排架構可擴展到16節點，而且不需要仲裁機制，因為所有的匯流排通訊都由主節點調度。

　　從節點是自同步的，并可利用晶片上RC振蕩器代替晶振或陶瓷諧振器，因而在系統級上大幅降低成本。該協議十分簡單且已標準化，適用于異步串列介面(UART/SCI)。此外，矽實現的成本相當低，甚至采用通常用于感測器訊號介面IC的混合訊號制程也是這樣。透過標準化，基于LIN的感測器子系統能降低成本、提高可靠性。

　　混合訊號半導體制程的不斷發展使整合化程度越來越高，尤其是在數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用，如線性BiCMOS、高壓CMOS和絕緣層矽(SOI)。每一種制程都有其優點和缺點，要根據感測器類型和應用需求來進行選擇。