UJA1169A評(píng)估板：助力CAN系統(tǒng)開發(fā)的利器

在當(dāng)今的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，CAN（Controller Area Network）總線因其高可靠性和實(shí)時(shí)性，被廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。NXP的UJA1169A評(píng)估板為工程師們提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)，用于評(píng)估和開發(fā)基于UJA1169A產(chǎn)品系列的CAN系統(tǒng)。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款評(píng)估板。

文件下載：NXP Semiconductors UJA1169AF3-EVB評(píng)估板.pdf

一、評(píng)估板概述

UJA1169A評(píng)估板主要面向參與UJA1169A產(chǎn)品系列評(píng)估、設(shè)計(jì)、實(shí)施和驗(yàn)證的工程師。它旨在方便在各種微控制器IO接口環(huán)境中測(cè)試和評(píng)估UJA1169A的產(chǎn)品特性。評(píng)估板家族包含三款變體板，分別是UJA1169AF - EVB、UJA1169AXF - EVB和UJA1169AF3 - EVB，通過(guò)它們可以評(píng)估整個(gè)UJA1169A產(chǎn)品家族，而不僅僅是板載設(shè)備。

1.1 評(píng)估板與設(shè)備概述

二、評(píng)估板詳細(xì)介紹

2.1 外觀與尺寸

UJA1169AXF - EVB板尺寸為58.5 mm × 81.1 mm，除非另有說(shuō)明，本部分信息適用于所有UJA1169A評(píng)估板。評(píng)估板僅包含支持UJA1169A基本功能所需的組件，包括用于反向極性保護(hù)的電池電源電路、BAT、V1、V2/VEXT和LIMP信號(hào)的狀態(tài)LED、用于熱管理的外部PNP晶體管、本地喚醒和CAN總線終端等。此外，評(píng)估板還提供了多個(gè)間距為2.54 mm的排針，用于連接MCU接口和應(yīng)用信號(hào)，底部的排針與Arduino Uno引腳排列順序兼容，可直接連接到各種NXP MCU評(píng)估板。

2.2 電氣連接

2.2.1 接地連接

所有接地引腳都連接到接地平面，具體連接點(diǎn)包括J2 - 02、J3 - 07/12、J4 - 13、J5 - 11/13、J6 - 02/03、J9 - 02。

2.2.2 電源供應(yīng)連接

• 電池連接：外部電源必須連接到電源插孔J6或2針排針J2，兩個(gè)供電電路都通過(guò)極性保護(hù)肖特基二極管D1進(jìn)行路由，以阻止反向電流。解耦電容C1和C2用于穩(wěn)定輸入電壓并去除電池連接上的噪聲。連接12V電源后，綠色LED D2會(huì)亮起。默認(rèn)情況下，UJA1169Ax - EVB評(píng)估板的電池電源通過(guò)Arduino連接器上的VIN引腳路由到MCU板，可通過(guò)移除跳線J8來(lái)禁用此功能。
• V1/PNP連接：V1電源電壓由內(nèi)部5V或3.3V穩(wěn)壓器生成，具體取決于UJA1169A的變體，用于為外部微控制器供電并確定IO參考電平。V1輸出電壓可在連接器J3的引腳8處獲取，解耦電容C8用于穩(wěn)定輸出電壓并去除噪聲。LED D5通過(guò)電阻R9連接，指示V1的狀態(tài)。跳線J7可用于在需要時(shí)將V1連接到J5 - 03作為MCU IO參考電壓。PNP引腳可在連接器J9處獲取。UJA1169A內(nèi)部的V1電壓穩(wěn)壓器在無(wú)需外部PNP晶體管的情況下可提供高達(dá)250 mA的電流，但如果需要滿足關(guān)鍵熱要求，可連接一個(gè)或多個(gè)外部PNP晶體管來(lái)分擔(dān)V1負(fù)載電流和熱耗散。
  • UJA1169A帶一個(gè)PNP：默認(rèn)情況下，所有UJA1169Ax - EVB板都配備了一個(gè)板載PNP晶體管。分流電阻R13用于限制外部PNP晶體管的電流并保護(hù)其免受V1短路到地的影響。上拉電阻R15用于上拉PNP基極電壓，確保PNP關(guān)閉。濾波電容C9用于保護(hù)V1免受電池線上射頻注入時(shí)的過(guò)電壓影響。
  • UJA1169A不帶外部PNP：在熱考慮不關(guān)鍵的應(yīng)用中，UJA1169Ax - EVB可以僅使用V1穩(wěn)壓器運(yùn)行，此時(shí)需要移除電阻R4和R10。
  • UJA1169Ax - EVB帶多個(gè)外部PNP：如果熱耗散過(guò)高，需要在多個(gè)組件上分布熱耗散，可通過(guò)排針J9連接多個(gè)PNP晶體管，每個(gè)PNP需要一個(gè)發(fā)射極電阻來(lái)平衡設(shè)備之間的電流。
• V2/VEXT連接：UJA1169A設(shè)備包含第二個(gè)片上5V穩(wěn)壓器，不同變體的該穩(wěn)壓器用途不同。V2和VEXT都可提供高達(dá)100 mA的電流，解耦電容C10連接在引腳和地之間。LED D6在V2/VEXT輸出激活時(shí)亮起，V2（UJA1169AF - EVB和UJA1169AF3 - EVB）或VEXT（UJA1169AXF - EVB）輸出電壓可在連接器J3的引腳10處獲取。

2.3 CAN通信電路

UJA1169Ax - EVB評(píng)估板包含典型的CAN通信電路，CANH和CANL總線信號(hào)通過(guò)連接器J1輸出。評(píng)估板配備了終端電阻R2和R3，可作為CAN網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)使用。如果CAN網(wǎng)絡(luò)兩端已經(jīng)進(jìn)行了終端匹配，建議移除R2和R3或用更高阻值的電阻替換，以確?？偩€上的阻抗符合CAN總線負(fù)載規(guī)范，通常為60 Ω。

2.4 喚醒選項(xiàng)

所有UJA1169A變體都支持睡眠模式，用于對(duì)能量敏感的應(yīng)用。進(jìn)入睡眠模式后，設(shè)備將保持低功耗狀態(tài)，直到收到喚醒請(qǐng)求。喚醒事件可以通過(guò)CAN總線上的標(biāo)準(zhǔn)模式或?qū)Ｓ脝拘褞h(yuǎn)程觸發(fā)，也可以通過(guò)WAKE引腳本地觸發(fā)。評(píng)估板的WAKE引腳默認(rèn)通過(guò)10 kΩ電阻R6和R7上拉為高電平，按下開關(guān)SW1時(shí)，WAKE引腳被拉低。要測(cè)試本地喚醒功能，需要先通過(guò)UJA1169A寄存器映射啟用本地喚醒。UJA1169A上的穩(wěn)壓器V1用于為MCU供電，在睡眠模式下V1關(guān)閉，檢測(cè)到喚醒事件時(shí)自動(dòng)開啟。

2.5 LIMP輸出

LIMP引腳可在頂部連接器J3處獲取，它針對(duì)需要“跛行回家”功能的應(yīng)用，在嚴(yán)重ECU故障時(shí)發(fā)揮作用。LIMP是一個(gè)開漏低側(cè)輸出，可以偏置到特定應(yīng)用的電壓電平，例如在評(píng)估設(shè)置中通過(guò)上拉電阻連接到BAT。紅色LED D4與電阻R5串聯(lián)，當(dāng)LIMP被觸發(fā)時(shí)亮起。

2.6 MCU接口

數(shù)字接口引腳位于頂部連接器J3和底部連接器J4上，其中TXD和RXD用于與MCU進(jìn)行CAN數(shù)據(jù)通信，其余四個(gè)引腳用于與MCU進(jìn)行SPI通信。雙向復(fù)位信號(hào)（連接到UJA1169A上的RSTN引腳）也可在J3和J5上獲取。

2.7 復(fù)位連接

復(fù)位連接是SBC上的RSTN引腳和MCU之間的雙向信號(hào)，用于啟動(dòng)系統(tǒng)復(fù)位。評(píng)估板上的RSTN和V1之間連接了一個(gè)10 kΩ上拉電阻，RSTN上的低電平觸發(fā)復(fù)位事件。

三、連接到CAN網(wǎng)絡(luò)

在使用12V電源為系統(tǒng)上電之前，需要滿足以下條件：

1. 將ECU中的所有板連接到公共接地。
2. 將SPI引腳連接到MCU的SPI主設(shè)備：SDO（J3 - 03，J4 - 09）連接到MISO，SDI（J3 - 04，J4 - 07）連接到MOSI，SCK（J3 - 05，J4 - 11）連接到SCK，SCSN（J3 - 06，J4 - 05）連接到CS。
3. 將TXD/RXD（J3 - 01/J3 - 02，J4 - 18/J4 - 20）引腳連接到MCU的CAN控制器TXD/RXD引腳。
4. 將RSTN（J3 - 09/J5 - 05）連接到MCU的CAN控制器復(fù)位引腳。
5. 將CANH和CANL（J1 - 01/J1 - 02）連接到CAN總線雙絞線電纜。
6. 將V1（J3 - 08，J5 - 03）連接到MCU供電單元。
7. 對(duì)于UJA1169AXF - EVB，可將VEXT（J3 - 10）連接到需要5V電源的外圍負(fù)載（可選）。

完成上述步驟后，可使用外部電池電源為ECU/EVB上電。UJA1169A在啟動(dòng)時(shí)，如果MTP未配置，則進(jìn)入強(qiáng)制正常模式；如果MTP已配置，則進(jìn)入待機(jī)模式，等待通過(guò)SPI接口從MCU接收命令。

四、原理圖與物料清單

文檔中提供了UJA1169AXF - EVB的原理圖，同時(shí)還列出了三款評(píng)估板的物料清單。需要注意的是，NXP不承擔(dān)外部制造商組件的責(zé)任，客戶有責(zé)任驗(yàn)證其應(yīng)用，對(duì)于關(guān)鍵組件，建議使用指定的制造商產(chǎn)品。

五、FlexGUI：通過(guò)USB進(jìn)行交互式寄存器控制

5.1 FlexGUI軟件包概述

UJA1169A評(píng)估板的FlexGUI軟件包可從www.nxp.com下載，包括flexGUI PC安裝程序和所有支持的微控制器板的FlexGUI固件。

5.2 使用S32K144EVB作為USB接口的準(zhǔn)備工作

5.2.1 FlexGUI固件安裝

在連接UJA1169Ax - EVB之前，需要將FlexGUI固件加載到S32K144EVB中。具體步驟如下：

1. 確認(rèn)跳線處于固件編程的正確位置。
2. 使用USB電纜將板連接到PC。
3. 等待PC識(shí)別新驅(qū)動(dòng)器“EVB - S32K144”。
4. 將固件文件復(fù)制到該驅(qū)動(dòng)器。

5.2.2 硬件設(shè)置

FlexGUI運(yùn)行時(shí)，SBC中的看門狗必須關(guān)閉。編程MTPNV內(nèi)存后會(huì)生成系統(tǒng)復(fù)位，之后需要重新建立FlexGUI與板的連接。安裝FlexGUI固件后，需要按照特定方式設(shè)置板上的跳線，然后將UJA1169Ax - EVB插入微控制器板。12V電源必須連接到UJA1169AEVB的排針J2或插孔J6，SBC的3.3V或5V輸出通過(guò)跳線J7路由到微控制器板，SPI信號(hào)通過(guò)排針J4及其對(duì)應(yīng)排針J2直接在SBC和主MCU之間路由，SBC上的RSTN信號(hào)連接到主MCU的復(fù)位輸入，USB MCU通過(guò)USB接口供電，主MCU和USB MCU之間的信號(hào)通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器傳遞。

5.3 在PC上安裝FlexGUI

雙擊文件NXP_UJA1169Ax_GUI - 1.0.0.msi開始安裝。

5.4 使用FlexGUI

5.4.1 啟動(dòng)FlexGUI應(yīng)用程序

可通過(guò)Windows開始菜單或桌面上的快捷符號(hào)啟動(dòng)FlexGUI。啟動(dòng)時(shí)，F(xiàn)lexGUI啟動(dòng)窗口會(huì)顯示該安裝所涵蓋的評(píng)估板列表，選擇適當(dāng)?shù)陌宀Ⅻc(diǎn)擊OK，加載配置時(shí)會(huì)顯示臨時(shí)彈出窗口，加載完成后顯示FlexGUI啟動(dòng)窗口，窗口左下角的紅色文本表示應(yīng)用程序尚未與板建立邏輯連接。

5.4.2 建立FlexGUI與硬件的連接

首先為UJA1169Ax - EVB提供電池電源，然后使用USB電纜將微控制器板連接到PC。連接建立后，可通過(guò)USB鏈路啟動(dòng)通信會(huì)話：點(diǎn)擊Search按鈕檢測(cè)所有可用的串行連接，識(shí)別并選擇板的COM端口，通常是列表中的最后一項(xiàng)，點(diǎn)擊Start啟用連接。窗口左下角的文本變?yōu)榫G色表示會(huì)話已成功啟動(dòng)。如果FlexGUI在連接嘗試期間關(guān)閉，可能是由于用戶緩存中存在過(guò)時(shí)的jssc庫(kù)沖突，可通過(guò)刪除該庫(kù)解決問題。

5.4.3 SPI速度選擇

可在FlexGUI窗口的左下角指定SPI速度（頻率）。

5.4.4 交互式控制微控制器板上的RGB LED

在FlexGUI窗口中選擇Pins選項(xiàng)卡，可訪問用于控制微控制器板上RGB LED紅、綠、藍(lán)顏色分量的選擇框，“Low”值選擇一個(gè)分量，“High”值關(guān)閉該分量。

5.4.5 寄存器映射

FlexGUI窗口打開時(shí)，默認(rèn)選擇“Script editor”選項(xiàng)卡，點(diǎn)擊右側(cè)選項(xiàng)卡可顯示所選板的寄存器映射。寄存器分為多個(gè)組，可在左列選擇寄存器組，選擇Tree View選項(xiàng)時(shí)可選擇單個(gè)寄存器。所選寄存器或寄存器組的內(nèi)容顯示在主窗口中，寄存器數(shù)據(jù)可在頂部行編輯，用于寫入寄存器。選擇Use Register Init Value選項(xiàng)時(shí)，編輯器在啟動(dòng)和復(fù)位時(shí)使用默認(rèn)值初始化，否則所有位在啟動(dòng)和復(fù)位時(shí)為0。實(shí)際寄存器內(nèi)容顯示在底部行，寄存器數(shù)據(jù)以三種格式顯示：整個(gè)寄存器的單個(gè)十六進(jìn)制值、文本格式（點(diǎn)擊問號(hào)符號(hào)）、每個(gè)寄存器位的彩色編碼按鈕（紅色表示0，綠色表示1）。如果位按鈕無(wú)法在一行顯示，可取消選擇Uniform Buttons復(fù)選框。如果一組中的寄存器數(shù)量超過(guò)屏幕顯示范圍，寄存器會(huì)分布在多個(gè)頁(yè)面上，可在主窗口底部選擇活動(dòng)頁(yè)面，還可通過(guò)Registers Per Page控制字段選擇每頁(yè)顯示的最大寄存器數(shù)量?？墒褂肦和W按鈕觸發(fā)單個(gè)寄存器的讀寫操作，使用復(fù)選框選擇多個(gè)寄存器，相關(guān)按鈕可用于多寄存器操作，如讀寫、復(fù)制數(shù)據(jù)、重置等。

5.4.6 使用腳本編輯器

選擇“Script editor”選項(xiàng)卡可打開用于創(chuàng)建、執(zhí)行、加載和保存命令序列（腳本）的工具，腳本可用于對(duì)寄存器進(jìn)行讀寫操作，也可包含RGB LED設(shè)置。UJA1169Ax - EVB可用的命令包括SET_REG、GET_REG、SET_DPIN、PAUSE和comment等，參數(shù)需要用冒號(hào)分隔。腳本完成后可保存到文件或執(zhí)行，執(zhí)行腳本時(shí)選擇無(wú)窮選項(xiàng)（∞），腳本將連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)?按鈕變?yōu)?，點(diǎn)擊?可停止執(zhí)行。需要注意的是，腳本包含PAUSE命令時(shí)不應(yīng)使用無(wú)窮選項(xiàng)，否則可能需要借助Windows任務(wù)管理器中止FlexGUI應(yīng)用程序。

5.4.7 記錄讀寫操作

每次執(zhí)行的讀寫訪問都會(huì)記錄在FlexGUI窗口的左上角，記錄的數(shù)據(jù)可隨時(shí)保存到日志文件。提供了多個(gè)日志級(jí)別過(guò)濾選項(xiàng)，選擇“FINEST”時(shí)，每次SPI傳輸都會(huì)顯示信號(hào)SDI（“out”）和SDO（“in”）的所有位。

5.4.8 SBC在睡眠模式下的使用限制

成功執(zhí)行睡眠模式命令后，SBC會(huì)關(guān)閉為微控制器供電的V1輸出，導(dǎo)致GUI與SBC之間的連接在短時(shí)間后丟失。測(cè)試睡眠模式命令或執(zhí)行包含睡眠模式命令的腳本時(shí)需要考慮這一點(diǎn)。SBC進(jìn)入睡眠模式后，需要通過(guò)啟用的喚醒源（CAN和/或WAKE引腳）喚醒SBC，然后GUI重新連接到板。

六、總結(jié)

UJA1169A評(píng)估板為工程師提供了一個(gè)全面的平臺(tái)，用于評(píng)估和開發(fā)基于UJA1169A產(chǎn)品系列的CAN系統(tǒng)。通過(guò)詳細(xì)的電氣連接設(shè)計(jì)、靈活的電源管理、豐富的功能特性以及強(qiáng)大的FlexGUI工具，工程師可以更方便地進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試和驗(yàn)證。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求合理配置評(píng)估板，并注意各個(gè)環(huán)節(jié)的操作細(xì)節(jié)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，對(duì)于睡眠模式等特殊功能的使用，需要充分考慮其對(duì)系統(tǒng)連接的影響，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。大家在使用過(guò)程中有沒有遇到過(guò)一些獨(dú)特的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。