基于GMSL在汽车电子控制单元中的应用分析

Maxim的吉比特（千兆）多媒体串行链路（GMSL）方案可以对数字视频和音频数据进行串行转换，然后通过一对双绞线串行传输。另外，集成双向控制通道可以使能单个微处理器（C）对串行器、解串器和所有连接外设编程。在典型应用中可以省去远端微处理器及相关器件，如：时钟源/晶体和低压电源。此方案不但简化了远端设计，而且降低了系统成本、尺寸和功耗。但是，有些情况下，考虑到GMSL之外的特殊需求，系统中仍然在链路的两端驻留了μC.这篇应用笔记描述了如何连接两个μC，控制GMSL.

1双μC应用基础

使用单μC时，如果μC位于串行器侧，通常将串行器/解串器两端控制方向选择引脚（CDS）置为低电平；如果μC位于解串器侧，则将方向控制选择置为高电平。然而，如果将串行器的CDS置低、解串器的CDS置高，则每个GMSL芯片都可以同时连接到各自对应的μC（图1）。


图1.简单的双μC应用原理图，CDS设置如图所示

1.1内部操作

使用两个μC时，串行器和解串器的I？C主机都被禁用，而且RX/SDA和TX/SDL由其对应的μC配置为UART接口。由于每个器件都作为本地器件运行，所以不能进入休眠状态。利用对应的低电平有效PWDN引脚控制每个器件进入低功耗状态。切记，当从电源关断状态唤醒时，所有器件设定都复位到它们的上电初始值。


图2.串行器状态图（CDS =低电平）


图3.解串器状态图（CDS =高电平）

1.2双μC应用中的冲突问题

图1所示配置中，每个μC都可以按照GMSL UART协议与MAX9259串行器、MAX9260解串器或其它μC通信。GMSL不提供防冲突措施，用户需要自行提供冲突处理措施。

2独立组网

防冲突最简单的方法是让每个μC将其附属的串行器/解串器的FWDCCEN和REVCCEN位置0（0x04 D[1：0]）。这种方案禁用正向和反向控制通道的接收器、发送器，而且有效地将控制网络分成两个独立网络（图4）。任何通过串行链路的通信首先需要每一侧的μC重新使能相应链路端的通信。这种设置在“常通”应用中非常有效，其关键链路特定寄存器的设置不会从初始状态改变。


图4.独立控制网络避免了冲突的可能性

2.1软件冲突处理

在那些两端串行链路间必须通信的应用中，用户可以通过更高层的协议避免冲突（图5）。以下例子中，每个μC都会等待ACK帧来判定其指令是否成功。发生冲突时，串行器/解串器不会发出ACK帧。接收ACK帧失败后，在重新发送指令前，μC会根据它们的器件地址等待一段时间。由于此设计中，微处理器有不同的器件地址，在重试通信时不会出现冲突。


图5.软件处理冲突的示例

3单/双μC应用

某些应用不要求两个μC始终保持工作。工作时，如果任一端的CDS输入改变了状态，相应器件将按照MAX9259数据手册中介绍的链路启动步骤恢复工作。根据需要，在单μC和双μC工作中切换，轮流使能GMSL会占用更少资源。可以关断不用的C以降低功耗，有助于延长电池寿命。

3.1远端显示示例（解串器）

在下面应用中，链路的解串器侧是一个配置用于遥控电源开/关的显示面板。板子关断输入和单/双μC控制都连接到MAX9260 GPIO0的输出端（图6）。一旦上电，GPIO输出高电平，以保持远端器件关闭，解串器由于附加的反相器配置为远端器件。由于MS连接到GPIO，MAX9260在休眠模式下上电，其余所有器件处于低功耗状态。

为了开启遥控面板，串行器唤醒MAX9260并建立串行链路。然后，串行器端的μC设置GPIO0为低电平，使MS置低、反相器输出高电平。反相器设置MAX9260为本地器件，并唤醒远程显示面板的其它电路。MS必须置为低电平，以保持MAX9260 UART接口的基本模式。

如需关断远端面板，则串行器设置GPIO0为高电平来关断远端器件并将MAX9260置为远端器件。然后，在MAX9260内设置SLEEP = 1，使器件进入睡眠模式。


图6.单/双μC远端显示举例

3.2远程摄像机举例（串行器）

类似于上述例子，链路的串行器侧为配置成远端电源开/关的摄像模组。MAX9259的INT输出控制板子的关断输入和单/双μC切换（图7）。在此应用中，INT作为GPO使用，通过设置SETINT（MAX9259的0x0D D7）或解串器的INT输入对输出进行控制。一旦上电，INT输出为低电平，保持远端器件关断。反相器输出连接到CDS，将串行器配置为远端器件。由于低电平有效AUTOS置为高电平，MAX9259在休眠模式下上电。

如要开启远端面板，解串器通过GMSL UART指令唤醒MAX9259.然后，解串器设置MAX9259的INT输出为高电平，使所有远端器件上电。反相器输出将MAX9259置为本地器件，可通过本地μC接收UART指令。

如要关断远端面板，解串器设置MAX9259的INT输出为低电平，关断远端器件且将MAX9259设置为远端器件。然后，解串器在MAX9259内设置SLEEP = 1，使器件进入睡眠状态。


图7.单/双μC远端摄像机举例

4结语

双μC应用并不仅仅限于上述示例。对称、双向控制面板，随着实时的CDS和旁路设置（通过MS）可以启动众多串行器/解串器和μC配置。设计人员需要更高的控制手段提高系统能力并使系统功耗降至最低，最大限度地利用现有资源。