在使用低功耗 Bluetooth? 技術(shù)的汽車被動(dòng)進(jìn)入被動(dòng)啟動(dòng) (PEPS)系統(tǒng)中，司機(jī)使用與汽車門禁系統(tǒng)通信的密鑰卡（而不是鑰匙）上車和啟動(dòng)電機(jī)（或引擎，如有內(nèi)燃機(jī)）。

圖 1 所示為車內(nèi)低功耗藍(lán)牙 PEPS 的典型架構(gòu)。該架構(gòu)中有一個(gè)中央智能鑰匙模塊和九個(gè)衛(wèi)星模塊。此處所示的九個(gè)衛(wèi)星模塊僅為示例，在實(shí)際應(yīng)用中，衛(wèi)星模塊的數(shù)量可能更多或更少。圖 1 還顯示了這些模塊通過使用通信總線進(jìn)行通信。

圖 1：車內(nèi)的低功耗藍(lán)牙 PEPS 架構(gòu)

衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)內(nèi)部

那么衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)內(nèi)部是什么？圖 2 所示為低功耗藍(lán)牙衛(wèi)星模塊的典型方框圖。該模塊有一個(gè)低功耗藍(lán)牙片上系統(tǒng) (SoC)（如 TI 的 SimpleLink? CC2640R2F-Q1）、一個(gè)電源和一個(gè)通信接口（通常為收發(fā)器）。圖 2 還顯示了 PEPS 系統(tǒng)內(nèi)的其他模塊，包括智能鑰匙模塊，甚至車身控制模塊。

圖 2：汽車 PEPS 系統(tǒng)方框圖

通信總線選項(xiàng)

汽車 PEPS 系統(tǒng)中兩個(gè)明顯的通信總線架構(gòu)分別是本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) (LIN) 和控制器局域網(wǎng) (CAN)；控制器局域網(wǎng)可以是經(jīng)典 CAN 或 CAN 靈活數(shù)據(jù)速率 (CAN FD)。LIN 和 CAN 均為汽車應(yīng)用中廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。LIN 通信系統(tǒng)的最大波特率為 19.2Kbps。經(jīng)典 CAN 為 1Mbps，CAN FD 可高達(dá) 5Mbps。

LIN 和 CAN 均將報(bào)文幀作為建立通信協(xié)議的基礎(chǔ)，二者均可傳送最多 8 個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。具有 8 個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的 LIN 報(bào)文幀長(zhǎng)度為 124 位，而標(biāo)準(zhǔn) CAN 幀或 CAN 2.0 幀（包括幀間間隔和假設(shè)最壞情況下的位填充）的報(bào)文幀為 135 位。因此，LIN 報(bào)文幀的傳輸時(shí)間是 6.46ms，而標(biāo)準(zhǔn) CAN 報(bào)文幀僅用 135μs 進(jìn)行傳輸。

在 LIN 和 CAN 之間選擇

計(jì)算顯示，LIN 報(bào)文幀比 CAN 幀所用的時(shí)間更長(zhǎng)。因此，您可能認(rèn)為速度越快越好，并選擇 CAN 總線。然而，CAN 總線是雙線通信總線，而 LIN 總線是單線通信總線。這意味著基于 CAN 總線的系統(tǒng)比使用 LIN 總線的系統(tǒng)更昂貴，也就是說 CAN 總線可能不是最佳選擇。

如何在兩種協(xié)議間做選擇呢？一種方法是分析需要傳輸?shù)淖止?jié)總數(shù)。如果低功耗藍(lán)牙芯片在衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)使用計(jì)算算法，那么需要傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)會(huì)較少，因此，LIN 通信足以應(yīng)對(duì)。另一方面，若低功耗藍(lán)牙芯片沒有執(zhí)行任何計(jì)算，僅傳輸所有測(cè)量的原始數(shù)據(jù)，那么需要傳輸?shù)淖止?jié)會(huì)更多，此時(shí)需要 CAN 架構(gòu)。

另一個(gè)考慮因素是功耗。在所有運(yùn)行模式中，通常 LIN 總線節(jié)點(diǎn)比 CAN 總線節(jié)點(diǎn)的功耗低。具體的功耗值可在各自的收發(fā)器數(shù)據(jù)表中找到。

示例應(yīng)用

TI 的汽車低功耗藍(lán)牙門禁衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)參考設(shè)計(jì)展示了基于 LIN 的衛(wèi)星板的應(yīng)用。該參考設(shè)計(jì)將 TI 的 CC2640R2F-Q1 用作低功耗藍(lán)牙 SoC，將 TLIN1029-Q1 用作 LIN 總線收發(fā)器。

必須在智能鑰匙模塊和低功耗藍(lán)牙衛(wèi)星模塊間交換大量數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)典 CAN 或 CAN FD 總線架構(gòu)是一個(gè)顯而易見的選擇。您可以利用集成了 CAN FD 控制器和收發(fā)器的 TI 全新 TCAN4550-Q1 系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片 (SBC)，輕松地向衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)添加 CAN 通信功能。除了集成控制器和收發(fā)器，SBC 還具有自供電功能，也就是無需額外的供電設(shè)備。SBC 提供電壓源，為印刷電路板中的額外組件供電，還具有可用作 SoC 監(jiān)控器的看門狗計(jì)時(shí)器。

圖 3 展示了能夠充分利用 TCAN4550-Q1 器件功能的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)實(shí)施方式。

圖 3：利用 TCAN4550-Q1 輕松地向衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)添加 CAN 通信功能

在圖 3 中，TCAN4550-Q1 的 5V 輸出用作 TLV733P-Q1 低輸入電壓線性穩(wěn)壓器的輸入。該穩(wěn)壓器產(chǎn)生 CC2640R2F-Q1 低功耗藍(lán)牙 SoC 所需的 3.3V 電壓，使得寬輸入電壓穩(wěn)壓器無需向低功耗藍(lán)牙 SoC 供電。請(qǐng)注意，3.3V 穩(wěn)壓器輸出還用作 TCAN4550-Q1 的 VIO，因此無需在低功耗藍(lán)牙 SoC 和 TCAN4550-Q1 之間設(shè)置電壓電平轉(zhuǎn)換器。TCAN4550-Q1 中的看門狗計(jì)時(shí)器還能監(jiān)控低功耗藍(lán)牙 SoC 軟件的執(zhí)行。因此高度集成的 SBC 能為低功耗藍(lán)牙衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)提供成本優(yōu)化型解決方案。

結(jié)論

設(shè)計(jì)工程師目前正在使用低功耗藍(lán)牙技術(shù)實(shí)施新一代汽車 PEPS 系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)計(jì)師攻克滿足 PEPS 要求所需最佳節(jié)點(diǎn)數(shù)的挑戰(zhàn)時(shí)，通信總線架構(gòu)在解決方案中起著重要作用。設(shè)計(jì)師可選擇 LIN 或 CAN 進(jìn)行通信。TI 的 LIN 收發(fā)器和新推出的 TCAN4550-Q1 SBC 以及低功耗藍(lán)牙 SoC 和電源管理器件，不僅能提供完整的器件產(chǎn)品組合供您選擇，還能為汽車平臺(tái)靈活制定最優(yōu)解決方案。