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作者：Braden Blanchette 和 Nevenka Kozomora，
Allegro MicroSystems, LLC 

簡介

在安全關鍵的磁傳感系統中，例如電動轉向 (EPS) 模塊的扭矩感應中，常常會使用冗余傳感器，以便在滿足嚴格安全要求的同時實現理想性能。雙晶片線性磁傳感器 IC，例如 Allegro A1346，在單個低型面表面安裝器件中封裝兩個傳感器，節省 PCB 設備的空間。除了需要磁系統有冗余、減少接線之外，還需要可作為總線的輸出協議。

基于定義明確、使用廣泛的單邊緣半字節傳輸 (SENT) 協議，Allegro 開發出專有的循序 SENT (SSENT) 和可尋址 SENT (ASENT) 方案。每個方案都允許最多四臺設備共享輸出線路。只要是使用 SSENT 和/或 ASENT 協議、設置為相同配置的器件均可使用這些方案，例如 Allegro 角度傳感器 IC。將輸出集合到一條總線的方案會限制對于實現所需安全評級而至關重要的磁信息和診斷信息的接收速度。在本應用注釋中，并未考慮延長的數據半字節，因為它們會對每個 SENT 協議增加相同的時間，因此不會影響我們判斷哪個 SENT 協議最快。

循序 SENT (SSENT)

A1346 中使用的 SSENT 協議分為兩種方案，短觸發模式 (SSENT Short) 和長觸發模式 (SSENT Long)。兩種 SSENT 方案都需要按相繼順序輪詢傳感器，如圖 1 所示。這兩種方案的區別在于其如何處理特定長度的函數脈沖或觸發條件。通過兩種協議，主機控制器都必須在特定時間段內限制輸出線路，以告訴傳感器 IC 發送磁測數據、執行診斷測試、鎖存磁測數據，或對計數器再次同步。SSENT Long 模式允許更大的 F_OUTPUT 脈沖（SENT 觸發條件）長度范圍，以實現 SPC 兼容性。這樣一來，就可以使用更短的觸發條件請求 SENT 報文，因此總報文時間可以更短。

表 1：短觸發模式的 SSENT 函數脈沖，outmsg_mode = 4

表 2：長觸發模式的 SSENT 函數脈沖，outmsg_mode = 3

SSENT 方案可配置性高，可滿足各種系統要求。一個可用方案是位置標記。這個方案會添加特定長度的高峰期延遲，然后開始 SENT 同步脈沖，其長度由發出響應的傳感器的傳感器 ID 決定。這個方案被經常使用，以允許傳感器基于所看到的位置標記脈沖對計數器進行再同步，提升協議的穩健性，允許傳感器在沒有主機控制器干預的情況下即恢復聯機狀態。請參閱 A1346 數據表了解更多信息。

雖然位置標記方案可以提高輸出線路的穩健性，但在傳感器輸出被斷開的情況下，Allegro 不建議對標志時間小于或等于 1.22 μs 的情況使用這一方案，因為與傳感器 ID 相關的延遲時間可能太短，傳感器無法在此期間處理和給出新的樣本。如果希望在系統允許范圍內盡快產生 SENT 輸出，位置標記就會導致記號時間限制。因此，本應用注釋中并未考慮使用位置標記。

可尋址 SENT (ASENT)

與必須按順序輪詢傳感器的 SSENT 協議不同，A1346 中的 ASENT 協議允許對傳感器進行隨機輪詢。因此，這可以提高傳感器在離線處理時的協議可靠性，而傳感器采樣的靈活性也更高。但這種協議的穩健性質是犧牲額外的報文長度而得來的。為了讓協議了解要輪詢哪些傳感器，函數脈沖伴隨一個尋址脈沖，其包含 7 個記號高峰期，然后是 5 個記號低峰期。每增加一個傳感器地址，都會增加一個尋址脈沖。傳感器 1（地址 0）沒有尋址脈沖，傳感器 2（地址 1）有一個脈沖，以此類推，如圖 2 所示。因此，對于使用地址 3 的傳感器，其報文長度會增加 36 個記號，導致數據總線的穩健性和報文輪詢速率相互抵消。

表 3：ASENT 函數脈沖，outmsg_mode = 5-7

最快報文速率的輸出模式

從圖 3 和圖 4 均可看出，總報文傳輸時間最短的輸出協議是 SSENT Long 方案。這個方案使用的函數是 outmsg_mode = 3（地址 0x14 位 [2:0]）。這個模式的最短觸發長度是 9 個記號，因此可以實現比 SSENT Short 模式更快的數據速率（后者至少需要 15 個記號）。這個模式也與需要使用更長觸發條件的控制器兼容，因此是磁測數據傳輸的理想選擇。

結論

在安全關鍵應用中，例如在 EPS 應用的扭矩傳感中，冗余設備往往不僅僅是有了更好，而且還是必要的。為了節省將傳感器連接至主機控制器的線束所占用的空間和成本，將多個傳感器連接到單一的輸出總線的做法正在變得越來越普遍。為了提升性能，磁測數據應該盡快輪詢，以便進行外部處理。A1346 上的三種專有的、可充當總線的模式（SSENT Short、SSENT Long 和 ASENT）在平衡速度、復雜性和傳感器通信穩健性方面各有優劣。

如果主要顧慮是接收磁測數據的速度，則所有 A1346 輸出協議都具有專有的快速 SENT 記號次數，相對于標準 SENT 協議，可大幅減少總報文時間。由于不需要尋址脈沖，長觸發或短觸發模式的 SSENT 都可以始終實現所有專有輸出模式中最短的磁測數據接收時間。在這兩個模式中，SSENT Long 由于最小觸發時間更短、每個傳感器少 6 個記號，所以總體時間最短。使用 A1346 中提供的專有快速 SENT 方案，使傳感器能夠通過單一輸出線路以高頻率從多個傳感器向電子控制器件傳輸準確的磁測數據，因而提升性能，降低系統成本和復雜性。