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新品:电力线上的收发器UART/SPI/I2C

原创：Yamar

初步数据, 如有更改，恕不另行通知—Yamar Electronics 有限公司的专有信息

DCB1M-电力线上的收发器UART / SPI / I2C

1. 概述

DCB1M是用于通过嘈杂噪声的电力线进行多路通信的器件, 速度高达1.4Mbit/s。DCB1M是基于DC-BUS™技术，用于共享公共DC或AC电力线的模块之间的网络通信。该器件避免了复杂的布线，减轻了重量并简化了安装。DCB1M支持UART、SPI和I2C协议，使用户能够满足该应用协议。不使用器件时，睡眠模式可降低功耗。小型QFN32 5x5 mm封装可以提供较小的PCB尺寸。DCB1M在航空航天、汽车、工业甚至玩具等的许多应用场景中都是非常有用的。

1.1, 应用范围

• 电池管理（BMS）

• 气候天气控制网络

• 传感器/执行器总线

• 机器人控制网络

• 照明控制

• 卡车与拖车的通讯

• 多个车辆网络共享同一条电力线

1.2, 特征

• 直流电源线上抗噪声干扰的UART、SPI和I2C收发器。

• 通过电力线的比特率高达1.4Mbit/s。

• 多个网络可以通过单独一条电力线运行。

• 251个可选载波频率（5MHz至30MHz）。

• 内置的CSMA/CA带有冲突避免的载波侦听多路访问（电力线仲裁）机制。

• 在多路复用网络中作为多主收发器运行。

• 信道干扰检测。

• 在广泛的直流电压范围内通信。

• 电源管理（睡眠模式），以降低功耗。

图1-DCB1M气候控制和安全网络共享单独一条电力线

目录表

1. 概述 ............... 1

2. 说明 .......... 4

2.1 DCB1M网络 ............ 4

2.2 DCB1M通道参数 ......... 4

2.3 芯片架构........... 4

2.4 引脚配置和功能 ........... 5

2.5 实施 ................ 7

3. DCB1M 操作 ......... 9

3.1 DCB1M 消息 ........... 9

3.2 芯片配置 ......... 10

3.3 载波频率配置 .......... 12

3.4 TX-触发模式 ........... 13

3.5 载波侦听模式（CS） ............ 14

3.6 仲裁模式（ARB）............... 14

4. 电源操作模式 ............. 15

4.1 普通模式 ............. 15

4.2 待机模式..................... 15

4.3 睡眠模式 (省电) ................. 15

5. DCB1M 寄存器 ............... 18

5.1 REG_0 - '设备控制 0' (地址 0x00) ....... 18

5.2 REG_1 - '设备控制 1' (地址 0x01) ..... 18
5.3 REG_2 - '频率选择' (地址 0x02) ........... 18

5.4 REG_3 - '睡眠& IO 控制' (地址 0x03) ......... 19
5.5 REG_4 - '中断使能 (地址 0x04) (仅SPI 和I2C) ........ 19

5.6 REG_5 - '中断RX-FIFO 阈值 1' (地址 0x05) (仅SPI &和I2C ) ...... 19

5.7 REG_6 - '中断 RX-FIFO 阈值 2' 和错误状态 (地址 0x06) ............. 19

5.8 状态中断字节 (仅在SPI＆I2C中通过READ-INT命令访问) .......... 20

5.9 REG_3C - '中断 TX-FIFO 阈值1' (地址 0x3C) (仅SPI 和 I2C) ............ 20

5.10 REG_3D - '中断 TX-FIFO 阈值2' (地址 0x3D) (仅SPI 和 I2C) ................ 20

5.11 REG_3E - '中断 TX-FIFO 阈值 3' (地址 0x3E) (仅SPI 和 I2C) ............... 20

5.12 REG_7 - '仲裁 ID 1' (地址 0x07) .................. 20

5.13 REG_8 - '仲裁 ID 2' (地址 0x08) ................. 20

6. UART协议接口 ............. 21

6.1 与UART ECU 的接口............ 21

6.2 UART寄存器配置 (命令模式) ........ 21

6.3 UART比特率配置（比特率学习） ...... 21

6.4 UART编解码器选择配置 ................. 22

6.5 UART RTR 引脚处理 ................ 22

6.6 UART接口典型设置-启动和操作 ........ 22

6.7 UART 示例 ............... 22

7. SPI 协议接口 ............ 24

7.1 与SPI ECU 的接口............... 24

7.2 SPI 流量控制 ........... 24

7.3 SPI 消息（框架）的构造 ............ 24

7.4 SPI 状态中断字节 ............. 24

7.5 SPI 命令 ............. 25

7.6 SPI 接口的典型设置和操作 ........ 27

7.7 SPI 示例 ..................... 27

8. I2C 协议接口...................... 30

8.1 与I2C ECU 的接口................... 30

8.2 I2C 流量控制............................ 30

8.3 I2C 状态中断字节 ............... 30

8.4 I2C 消息（框架）构造.............. 31

8.5 I2C 命令......................... 31

8.6 I2C接口的典型设置和操作 ................ 33

8.7 I2C 示例 ............. 34

9. 规格 ............... 36

10. DCB1M PCB布局建议 ............. 38

11. 机械包装 ................ 40

11.1 机械图 ............ 40

11.2 PCB 图 .......... 40

12. 测试环境 ......... 41

2. 说明

2.1 DCB1M 网络

DCB1M作为由多个DCB1M芯片组成的电力线（DC-BUS）通信网络的一部分运行。每个芯片可以通过电力线以四种可选的编码强度和比特率（从1.4Mbit/s到225Kbit/s的范围）传输消息（帧）到其他芯片，用于非常噪声嘈杂的信道。数据通过正弦波在用户预定义的载波频率上进行相位调制。

每个DCB1M均可使用受支持的协议（UART、SPI和I2C）之一与其主机控制器（ECU）通信。使用SPI协议接口的一个ECU可以与另一个与UART或I2C协议接口的ECU通信，反之亦然。DCB1M充当ECU不同协议之间的网关。

只要RXI处的RX信号电平高于最小RXIlev（请参见表34），所有网络拓扑（例如星形、环形、线形、树形等）均适用。

用户可以创建在单根电力线上运行的多个DCB1M网络，其中每个网络使用不同的载波频率（信道）进行通信。

2.2 DCB1M 通道参数

2.2.1 载波频率：5MHz-30MHz之间的251个可选频率，间隔为100kHz。

2.2.2 电力线比特率：1.4Mbit/s、1Mbit/s、490Kbit/s、225Kbit/s

2.2.3 电力线电压：任何电压, 只要具有正确的电力线耦合接口（请参见2.5.5）

2.2.4 电缆长度：取决于电力线负载交流信号衰减（100米是可行的）

2.2.5 电缆类型：任何电缆

2.3 芯片架构

图2描绘了DCB1M的模块