基于TJA1080的FlexRay总线接口设计

硬件设计  

TJA1080与C5509的连接是系统硬件连接的主要组成部分，如图3所示。使用C5509的缓冲串口（McBSP）连接TJA1080。缓冲串口是C5509的多通道串口连接设备。TJA1080的连接为异步串口（UART），这里使用DSP的缓冲串口模拟异步串口，实现与TJA1080的连接。TJA1080的其他输入/输出引脚使用C5509的通用I/O（GPIO）口控制，实现对TJA1080的各种状态的检测和控制。  


图3 TJA1080与C5509的连接图  

将缓冲串口的数据输入（DR）和帧同步输入（FSR）同时与UART的发送数据线相连，这是因为UART的串行数据线既有数据信息，又有帧信息。而此时UART的接收数据线与缓冲串口的数据输出线相连。  

DSP使用缓冲串口内部的采样时钟，缓冲串口可以配置成接收和发送数据，UART的1位数据对应于缓冲串口的16位数据。软件必须将DSP要发送的1位数据扩展成需要发送的16位数据，同样也要将接收到的每16位数据压缩成1位数据。这就要求设置采样速率发生器产生一个内部串行时钟，是串行波特率的16倍。因为每个UART字都以一个下降沿开始，这个下降沿可以用作帧同步输入，因此数据线和帧同步信号都连接到UART的输出上就可以得到这一信号。  

为了以8N1格式（8个数据位，没有奇偶校验位，1位停止位）给UART发送1位数据，发送器应该分为两个部分：第一部分包含9个16位的字，是起始位和8个数据位；第二部分包含2个8位的字，是停止位。其他UART的格式可以通过调整帧字的数量来实现。当以16位数据发送UART时，UART的“1”被编码为0xffff，“0”被编码为0x0000。停止位编码为8位字，以便调整为1.5位停止位，以适应可能需要的其他UART格式设置。数据传输的时序如图4所示。  


图4 缓冲串口和异步串口数据传输时序  

4 TJA1080与C5509的软件设计  

C5509与TJA1080的数据通信流程如图5所示。系统初始化后，C5509判断当前是否有数据读写。数据读是通过判断是否有挂起的串口接收中断，该中断由TJA1080产生，一旦TJA1080收到总线数据帧，就发出该中断；数据写是通过判断上层程序是否有数据发送的软件中断，若有，则通过缓冲串口发送到TJA1080。无数据读写的情况下，C5509将定期检测TJA1080的收使能（RXEN）和错误输出（ERRN）引脚，以便确定 TJA1080是否正常工作；也可以根据需要，将TJA1080设置到低功耗状态。如果读取的数据的校验错误较多，则表明无线通信当前的信道噪声很大，或者TJA1080的总线被干扰出现紊乱。C5509通过I/O口设置总线保护使能（BGE）引脚为高，使得TJA1080停止向总线发送数据，从而避免在低信噪比情况下多次重复发送同样的数据，缩短无效通信时间。  


图5 数据通信流程  

5 总结  

本文详细介绍了基于C5509和TJA1080的总线控制器连接设计方法。使用C5509的缓冲串口连接总线控制器TJA1080，实现FlexRay总线的数据收发；使用TJA1080模块的串口对数据操作。整个系统连接简单，实用性强。