在汽車應(yīng)用中，典型的本地互連網(wǎng)絡(luò) （LIN） 節(jié)點具有一組有限的功能，例如監(jiān)控機(jī)械開關(guān)或方向盤上的觸摸按鈕，并將信息發(fā)送到連接的 LIN 主機(jī)。對于此類涉及最少計算的任務(wù)，主要的設(shè)計因素是低成本和尺寸限制。然而，隨著多個嵌入式控制單元 （ECU） 被集成到現(xiàn)代汽車中，每個模塊的功耗都需要優(yōu)化。

雖然 CAN 部分網(wǎng)絡(luò) （CAN-PN） 等新技術(shù)正在引入新方法來降低總線范圍內(nèi)的功耗，但為微控制器 （MCU） 配備正確的外圍設(shè)備和功能以實現(xiàn)極低的靜態(tài)電流也很重要點火關(guān)閉時處于待機(jī)狀態(tài)的 ECU 的功耗?？臻g是另一個問題。隨著越來越多的 ECU 用于車輛中以提供額外的功能，模塊需要變得更小更輕。優(yōu)化設(shè)備至關(guān)重要，因此它們可用于創(chuàng)建小型 ECU。

隨著設(shè)計人員面臨開發(fā)日益復(fù)雜的 LIN 節(jié)點同時保持甚至減少這些節(jié)點占用的空間量的必要性，Microchip 現(xiàn)在提供了一系列新的低功耗、多芯片系統(tǒng)級封裝 （SiP） 器件，以解決這些要求。SAM HA系列 SiP 將基于 32 位 Arm Cortex-M0 的微控制器 （MCU） 的性能和能效與功能豐富的 LIN 系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片 （SBC） 的優(yōu)化架構(gòu)和外設(shè)集與完全集成的 LIN 相結(jié)合收發(fā)器。

將這兩種功能集成在一個封裝中可節(jié)省寶貴的電路板空間并簡化印刷電路板 （PCB） 布局。無需在兩個集成電路 （IC） 之間路由 TXD 和 RXD 信號，因為此連接是在內(nèi)部進(jìn)行的，以便為其他 I/O 功能騰出引腳。為了在規(guī)劃您的系統(tǒng)設(shè)計時提供靈活性，這兩個設(shè)備具有獨(dú)立的電源。您可以使用電池為整個系統(tǒng)供電，并使用具有 3.3V/85 mA 輸出的內(nèi)部穩(wěn)壓器為 MCU 和 PCB 上的其他組件供電。

可提供多種外設(shè)以滿足各種 LIN 應(yīng)用的要求。其中包括一個集成的 DMA 控制器和事件系統(tǒng)。其中許多外設(shè)都是高度優(yōu)化的模塊，經(jīng)過數(shù)十年的 MCU 設(shè)計和創(chuàng)新不斷發(fā)展和完善。為了為您的設(shè)計提供額外的靈活性，SAM HA 系列 SiP 的每個成員都提供了獨(dú)特的功能，并配備了高達(dá) 64 KB 的閃存和 8 KB 的 RAM。

第一款推出的器件 ATSAMHAxGxxA 是一款通用器件，采用小型 48 引腳 QFN 封裝，提供多種功能。最近發(fā)布的 ATSAMHAxExxA 是一款 32 引腳 QFN 器件，尺寸僅為 5 mm × 5 mm，但集成了創(chuàng)建更小 LIN 節(jié)點所需的所有功能。表 1 概述了兩組設(shè)備的特性。請注意，它們都提供相同的 LIN 功能，但 MCU 中可用的外設(shè)數(shù)量因封裝尺寸而異。

事件檢測和電源管理

事件系統(tǒng)允許外圍設(shè)備之間進(jìn)行自主、低延遲和可配置的通信。它可用于觸發(fā)其他外設(shè)中的操作并喚醒 MCU，而無需 CPU 干預(yù)。大多數(shù)外設(shè)可以配置為生成事件并響應(yīng)來自其他外設(shè)的事件。為此，使用 12 個可用通道之一在兩個外圍設(shè)備之間建立直接連接，然后將其專門用于該事件。與傳統(tǒng)的基于中斷的系統(tǒng)相比，這減少了 CPU 和其他系統(tǒng)資源的負(fù)載。

外設(shè)觸控控制器

如果您想在汽車應(yīng)用中實現(xiàn)支持觸控的界面，SAM HA 系列 SiP 中的一些器件包括一個外圍觸控控制器 （PTC），它為電容式觸控識別提供硬件支持。QTouch 庫可用于實現(xiàn)按鈕、滑塊、滾輪和接近檢測。PTC 可用于兩種模式。自電容模式允許每個 I/O 引腳連接一個觸摸傳感器，而互電容模式通過將它們以矩陣形式連接到 X 和 Y 通道來支持多達(dá) 90 個通道?？捎猛ǖ赖臄?shù)量取決于所使用的系列中的哪個器件。在任何一種模式下都不需要外部組件來執(zhí)行觸摸采集。差異如圖 1 所示。

串行通訊接口

SAM HA 系列 SIP 為汽車應(yīng)用提供出色的靈活性，提供多達(dá)五個串行通信接口 （SERCOM） 外設(shè)。這個創(chuàng)新模塊完全可以通過軟件配置來處理 I2 C、USART、LIN 和 SPI 通信。來自不同供應(yīng)商的經(jīng)過驗證和合格的 LIN 堆棧使用 SERCOM 為同一控制器上的一個或多個從節(jié)點提供 LIN 功能。為了節(jié)省電力，SERCOM 也可用于僅在 LIN 總線上有活動時將設(shè)備從待機(jī)模式喚醒。設(shè)備可以足夠快地喚醒以接收和響應(yīng)第一幀。

夢游

Microchip 的 SleepWalking 技術(shù)是 SAM HA 系列 SiP 中的另一項功能。SleepWalking 旨在最大限度地減少電流消耗，允許系統(tǒng)通過僅在外圍設(shè)備執(zhí)行其功能所需的時鐘時才激活時鐘來節(jié)省功耗。當(dāng)設(shè)備處于睡眠模式時，通常會關(guān)閉所有時鐘以避免不必要的功耗。必要的時鐘可以在沒有 CPU 干預(yù)的情況下臨時啟用，允許 CPU 在整個過程中保持睡眠模式。事件系統(tǒng)和 SleepWalking 功能可以結(jié)合使用以最大限度地降低功耗，如下例所示：

CPU 處于休眠狀態(tài)，定時器通過事件系統(tǒng)每秒觸發(fā)一次模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 測量。

當(dāng)觸發(fā)發(fā)生時，ADC 將打開運(yùn)行 ADC 測量所需的時鐘，并在不再需要時將其關(guān)閉。

ADC 會將采樣值與先前存儲的閾值進(jìn)行比較，如果采樣值在窗口內(nèi)，則喚醒 CPU。

在整個過程中，CPU 保持睡眠模式，相關(guān)時鐘僅在實際需要時才處于活動狀態(tài)。

另一個好處是計時器經(jīng)過和事件實際處理之間的延遲更短且具有確定性，如圖 3 所示。

集成穩(wěn)壓器

由于其非常靈活的外圍設(shè)備，SAM HA 系列 SiP 可以滿足各種應(yīng)用的要求。例如，集成穩(wěn)壓器無需外部組件以節(jié)省成本，同時減少了設(shè)備的占位面積，使其成為小型模塊的理想選擇。

集成 LIN-SBC

節(jié)省空間的集成 LIN-SBC 具有兩個功能。首先，它提供了一個 3.3.V/85 mA 低壓降穩(wěn)壓器，旨在為模塊上的 MCU 和其他設(shè)備供電。這使得小型模塊可以完全通過電池供電，而無需額外的穩(wěn)壓器。其次，它提供了一個根據(jù) LIN 2.2A、ISO17987 和 SAEJ2602-2 規(guī)范設(shè)計的 LIN 收發(fā)器。TXD 和 RXD 內(nèi)部連接，只有總線引腳需要在 PCB 上布線。

為了獲得額外的設(shè)計靈活性，這些 SiP 中使用的兩個 IC 可作為具有其他變體的獨(dú)立設(shè)備系列提供。您可以選擇具有不同引腳數(shù)的器件、不具有 LIN 功能的器件以及具有其他選項的器件。這使您能夠在開發(fā)具有略微不同要求的類似應(yīng)用程序時重用代碼。

審核編輯：郭婷