TLE8262 - 2E通用系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片HERMES數(shù)據(jù)手冊(cè)解讀

一、引言

在汽車電子領(lǐng)域，系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）扮演著至關(guān)重要的角色。英飛凌的TLE8262 - 2E通用系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片HERMES，為CAN - LIN汽車應(yīng)用（如車身控制器、網(wǎng)關(guān)應(yīng)用）提供了全面的解決方案。本文將深入解讀TLE8262 - 2E的數(shù)據(jù)手冊(cè)，幫助電子工程師更好地了解和應(yīng)用這款芯片。

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二、HERMES概述

2.1 可擴(kuò)展系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片家族

HERMES系列共有八款產(chǎn)品，能實(shí)現(xiàn)完整的可擴(kuò)展應(yīng)用覆蓋，且家族內(nèi)硬件和軟件完全兼容。TLE8262 - 2E屬于該系列，其封裝為PG - DSO - 36 - 38 。

2.2 基本特性

• 低功耗：在停止和睡眠模式下具有極低的靜態(tài)電流。
• 復(fù)位功能：具備復(fù)位輸入和輸出，有上電和可擴(kuò)展欠壓復(fù)位發(fā)生器。
• 通信接口：采用標(biāo)準(zhǔn)16位SPI接口。
• 保護(hù)功能：擁有過溫、短路保護(hù)，且對(duì)GND和電池短路有防護(hù)能力。
• 喚醒功能：有一個(gè)通用喚醒輸入，支持在停止模式下循環(huán)喚醒。
• 環(huán)保合規(guī)：是符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的綠色產(chǎn)品，且通過AEC認(rèn)證。

2.3 詳細(xì)描述

該系列芯片是采用增強(qiáng)型功率封裝的單片集成電路，除LIN單元數(shù)量不同外，軟件功能和硬件特性相同。它為CAN - LIN汽車應(yīng)用提供了諸如HS - CAN收發(fā)器、LIN收發(fā)器、低壓差穩(wěn)壓器（LDO）和16位SPI接口等主要功能，還集成了超時(shí)或窗口看門狗電路、跛行回家電路輸出和欠壓復(fù)位功能。同時(shí)，支持低功耗模式，可通過總線消息、雙電平敏感監(jiān)測(cè)/喚醒輸入或SPI命令從低功耗模式喚醒，且每個(gè)喚醒源都可被禁止。

三、芯片結(jié)構(gòu)與引腳

3.1 框圖

簡化的框圖展示了SBC設(shè)備的基本元素，包括狀態(tài)機(jī)、SPI接口、Limp home輸出、CAN和LIN單元等。

3.2 引腳配置

TLE8262 - 2E采用DSO 36 - 暴露焊盤封裝，各引腳具有不同的功能，如復(fù)位輸入/輸出（RO）、SPI芯片選擇（CSN）、SPI時(shí)鐘（CLK）、SPI數(shù)據(jù)輸入（SDI）和輸出（SDO）等。每個(gè)引腳的功能都有明確的定義和詳細(xì)的電氣特性要求。

四、狀態(tài)機(jī)

4.1 模式概述

SBC提供十種操作模式，包括上電復(fù)位、初始化、正常、重啟、軟件閃存、睡眠、停止、故障安全、軟件開發(fā)和工廠閃存模式。這些模式通過一個(gè)測(cè)試引腳和SPI內(nèi)的三個(gè)模式選擇位（MS2..0）控制，同時(shí)允許通過兩個(gè)外部引腳和一個(gè)SPI位進(jìn)行五種配置。

4.2 各模式詳細(xì)介紹

• 上電復(fù)位（POR）：當(dāng) (V{S}>V{UVON}) 時(shí)，SBC開始工作，讀取測(cè)試引腳并開啟 (V{cc 1 mu C}) ，達(dá)到復(fù)位閾值 (V{RT 1}) 后，復(fù)位輸出保持激活 (t_{RD 1}) ，進(jìn)入初始化模式。
• 初始化模式：啟動(dòng)時(shí)讀取測(cè)試引腳，等待微控制器完成啟動(dòng)和初始化序列。 (V_{cc 2 / 3}) 關(guān)閉，看門狗可配置但未激活，CAN和LIN模塊及跛行回家輸出均不活躍。若在復(fù)位松弛后的256ms內(nèi)未收到正確的SPI命令，將進(jìn)入重啟模式并激活跛行回家輸出。
• 正常模式：用于CAN和LIN消息的收發(fā)。 (V{cc1 mu C}) 始終開啟， (V{cc 2}) 和 (V_{cc3 }) 可通過SPI命令開啟或關(guān)閉，看門狗需觸發(fā)，所有喚醒源可被禁止，跛行回家輸出可通過SPI命令啟用或禁用。
• 睡眠模式：主和外部穩(wěn)壓器關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)最低功耗。集成看門狗禁用，CAN和LIN模塊處于可喚醒或關(guān)閉模式，跛行回家輸出不變。若有喚醒事件，自動(dòng)進(jìn)入重啟模式。
• 停止模式：作為低功耗模式， (V{cc1 mu C}) 保持活躍， (V{cc 2/3 }) 可開啟或關(guān)閉，看門狗可使用或關(guān)閉。CAN和LIN模塊可選擇關(guān)閉或作為喚醒源，若所有喚醒源禁用，看門狗不能禁用。支持循環(huán)喚醒功能，用于監(jiān)測(cè)電池電壓或跟蹤RF數(shù)據(jù)。
• 軟件閃存模式：與正常模式的穩(wěn)壓器情況相似，跛行回家輸出可通過SPI設(shè)置為低電平，CAN和LIN模塊激活以接收閃存數(shù)據(jù)，LIN模塊的斜率控制機(jī)制關(guān)閉，看門狗配置固定。
• 重啟模式：用于復(fù)位微控制器，有多種進(jìn)入原因，如欠壓、看門狗觸發(fā)失敗等。進(jìn)入或離開該模式不會(huì)停用跛行回家輸出，自動(dòng)進(jìn)入正常模式，延遲時(shí)間 (t_{RDx}) 可通過SPI位編程。
• 故障安全模式：所有穩(wěn)壓器關(guān)閉，收發(fā)器處于可喚醒模式，跛行回家輸出激活。進(jìn)入條件包括看門狗觸發(fā)失敗、 (V{cc 1 mu C}) 欠壓超時(shí)、 (V{cc 1 mu C}) 過熱關(guān)機(jī)和復(fù)位鉗位等。
• 軟件開發(fā)模式：測(cè)試引腳連接到GND時(shí)進(jìn)入，是其他模式的超集，看門狗觸發(fā)失敗時(shí)不產(chǎn)生復(fù)位，也不會(huì)進(jìn)入故障安全或重啟模式。
• 工廠閃存模式：SBC完全斷電，微控制器由外部供電。當(dāng) (V{CC 1 mu C}) 由外部供電且 (V{s}) 無外部供電時(shí)進(jìn)入該模式，需注意電流和電壓的絕對(duì)最大額定值。

五、通用產(chǎn)品特性

5.1 絕對(duì)最大額定值

規(guī)定了芯片在不同參數(shù)下的極限值，如電壓、電流、溫度和ESD等，確保芯片在安全范圍內(nèi)工作。

5.2 功能范圍

明確了芯片正常工作的電壓、頻率和溫度范圍，以及欠壓“OFF”和“ON”的閾值。

5.3 熱特性

給出了結(jié) - 環(huán)境熱阻、結(jié) - 焊接點(diǎn)熱阻以及熱預(yù)警和關(guān)機(jī)溫度等參數(shù)，有助于工程師進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)。

5.4 電流消耗

詳細(xì)列出了不同模式下的電流消耗，如正常模式、停止模式和睡眠模式，方便工程師評(píng)估芯片的功耗。

六、電壓調(diào)節(jié)器

6.1 內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器

內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器為雙低壓差穩(wěn)壓器，可提供高達(dá) (I{CC 1 mu C / 2 underline max }) 的負(fù)載電流，將輸入電壓調(diào)節(jié)到 (V{cc1 mu C / 2 underline nom } = 5.0 V) ，精度為±2%。具有集成復(fù)位電路，支持SPI配置的上電時(shí)序和輸出電壓監(jiān)測(cè)，適用于微控制器供電。

6.2 外部電壓調(diào)節(jié)器

(V{cc3 }) 可通過SPI激活，驅(qū)動(dòng)外部PNP晶體管以增加輸出電流靈活性。通過四個(gè)引腳（ (V{S}) 、 (V{cc3base}) 、 (V{cc3shunt }) 和 (V{cc3ref }) ）實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，輸出電壓為 (V{Q, nom}=5.0 V) ，精度為±4%。輸出電流通過外部分流電阻監(jiān)測(cè)，狀態(tài)在診斷SPI寄存器中報(bào)告。

七、收發(fā)器

7.1 高速CAN收發(fā)器

• 功能描述：提供高速（HS）差分模式數(shù)據(jù)傳輸和接收，兼容ISO/DIS 11898 - 2和11898 - 5以及SAE J2284。支持低功耗模式，具備CAN喚醒功能，設(shè)計(jì)用于承受汽車應(yīng)用的惡劣條件。
• 工作模式：包括CAN正常模式、CAN可喚醒模式、CAN關(guān)閉模式和CAN接收僅模式，不同模式下的工作方式和功能有所不同。
• 故障檢測(cè)：具備TxD超時(shí)、總線主導(dǎo)鉗位、TxD到RxD短路、過溫、永久RxD隱性鉗位和 (V_{cchSCAN }) 欠壓等故障檢測(cè)功能，檢測(cè)到故障后會(huì)采取相應(yīng)的處理措施。
• SPLIT電路：在CAN正常和接收僅模式下激活，用于穩(wěn)定隱性共模信號(hào)。

7.2 LIN收發(fā)器

• 功能描述：是協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，兼容LIN 2.1和SAE J2602 - 2。支持LIN可喚醒模式和LIN關(guān)閉模式，具備總線短路到GND保護(hù)功能，EMC性能良好。
• 工作模式：包括LIN正常模式、LIN低斜率模式、LIN關(guān)閉模式、LIN可喚醒模式、LIN接收僅模式和LIN閃存模式，不同模式下的傳輸速率和功能有所差異。
• 故障檢測(cè)：具備TxD超時(shí)、總線主導(dǎo)鉗位、TxD到RxD短路、過溫和永久RxD隱性鉗位等故障檢測(cè)功能，檢測(cè)到故障后會(huì)自動(dòng)切換到LIN接收僅模式。

八、監(jiān)督功能

8.1 復(fù)位功能

復(fù)位輸出引腳RO為微控制器提供信息，當(dāng)輸出電壓低于欠壓閾值時(shí)，復(fù)位信號(hào)保持低電平。復(fù)位閾值和延遲時(shí)間可通過SPI調(diào)整，RO引腳有集成上拉電阻。同時(shí)，RO引腳會(huì)進(jìn)行短路診斷，出現(xiàn)故障時(shí)SBC會(huì)進(jìn)入相應(yīng)模式并激活跛行回家輸出。

8.2 看門狗

SBC支持窗口看門狗和超時(shí)看門狗兩種模式，可通過SPI編程和控制。不同SBC模式下，看門狗的工作方式和狀態(tài)有所不同?？撮T狗通過SPI位觸發(fā)，需按正確頻率切換，觸發(fā)信號(hào)不符合窗口要求時(shí)，SBC會(huì)進(jìn)入重啟或故障安全模式。

九、中斷功能

9.1 中斷描述

中斷引腳INT用于向微控制器指示喚醒、故障或電壓調(diào)節(jié)器開啟等事件。所有中斷源可通過SPI位屏蔽，不同類型的故障和事件對(duì)應(yīng)的中斷激活方式和SPI位狀態(tài)不同。

9.2 中斷時(shí)序

INT輸出在中斷條件發(fā)生時(shí)置為低電平，通過SPI中斷緩沖區(qū)讀出命令或中斷超時(shí) (t_{INTTO }) 后釋放。連續(xù)中斷源出現(xiàn)時(shí)，僅產(chǎn)生一個(gè)INT低電平，但SPI讀出會(huì)指示中斷源。

9.3 中斷模式與SBC模式

中斷功能僅在SBC正常和停止模式下可用，重啟模式后所有中斷源啟用。

十、跛行回家功能

10.1 描述

跛行回家輸出用于在微控制器故障時(shí)獨(dú)立控制安全關(guān)鍵功能，如開啟或關(guān)閉關(guān)鍵負(fù)載。

10.2 輸出類型

包括跛行回家輸出、跛行回家側(cè)指示燈輸出（LH_SI）和LH_PL（脈沖光）輸出，每種輸出都有特定的功能和工作方式。

10.3 激活與釋放

跛行回家輸出可因故障條件或SPI命令激活，釋放條件根據(jù)激活方式不同而有所差異。

10.4 (V_{cc 1 mu C}) 欠壓超時(shí)

當(dāng) (V{cc 1 mu C}) 輸出電壓低于復(fù)位閾值、 (V{s}) 高于閾值且該條件持續(xù)時(shí)間超過 (V_{cc 1 mu C}) 欠壓超時(shí)時(shí)間時(shí)，設(shè)備進(jìn)入故障安全模式，跛行回家輸出激活。

十一、配置選擇

通過INT引腳的外部上拉電阻配置，可設(shè)置設(shè)備的兩種不同SBC行為，配置僅在初始化模式下讀取，之后存儲(chǔ)。

十二、串行外設(shè)接口（SPI）

12.1 描述

16位寬的控制輸入字通過SDI讀取，與CLK同步，輸出字在SDO同步出現(xiàn)。傳輸周期由CSN選擇，CSN從低到高時(shí)，讀取的字成為新的控制字，SDO輸出變?yōu)槿龖B(tài)。

12.2 數(shù)據(jù)處理

當(dāng)SPI數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤時(shí)，SBC會(huì)忽略信息，產(chǎn)生中斷并設(shè)置SPI Fail位，下一個(gè)SPI輸出數(shù)據(jù)保持不變。

12.3 數(shù)據(jù)編碼

包括WD刷新位、WK狀態(tài)位、SBC配置設(shè)置和讀取、中斷寄存器編碼、CAN/LIN故障編碼、配置編碼、復(fù)位編碼、SBC看門狗編碼和SBC診斷編碼等，詳細(xì)規(guī)定了各位的含義和功能。

12.4 輸出數(shù)據(jù)

首次進(jìn)入SBC正常模式時(shí)，SPI輸出數(shù)據(jù)取決于之前的SBC模式。只讀命令可清除INT位，不進(jìn)行寫訪問，也不改變SBC模式。

十三、應(yīng)用信息

13.1 應(yīng)用示例

給出了車身控制器模塊的應(yīng)用示例和物料清單，包括電容、電阻、有源組件等，為工程師提供了實(shí)際應(yīng)用的參考。

13.2 ZthJA曲線

展示了不同冷卻面積下的ZthJA曲線，幫助工程師進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)。

13.3 SBC工廠閃存模式提示

該模式用于模塊生產(chǎn)時(shí)對(duì)微控制器進(jìn)行閃存，微控制器由外部5V電源供電，SBC不提供復(fù)位信號(hào)、中斷和SPI SDO信號(hào)，SPI引腳可由外部驅(qū)動(dòng)。

13.4 ESD測(cè)試

進(jìn)行了ESD魯棒性測(cè)試，結(jié)果顯示CANH、CANL、BUSx、Vs引腳對(duì)GND的ESD耐受能力在±8kV以上。

十四、總結(jié)

TLE8262 - 2E通用系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片HERMES為汽車電子應(yīng)用提供了全面、可靠的解決方案。其豐富的功能和靈活的配置選項(xiàng)，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。電子工程師在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分理解芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，合理應(yīng)用各項(xiàng)功能，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，還需根據(jù)具體需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，以達(dá)到最佳的性能表現(xiàn)。你在使用這款芯片的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。