【導讀】在現代汽車的智能化升級中，高分辨率攝像頭、顯示屏和傳感器的激增，對車載高速數據鏈路的帶寬、距離與可靠性提出了嚴苛挑戰。ADI公司的千兆多媒體串行鏈路（GMSL）技術以其通過單對雙絞線即可傳輸未經壓縮的高清視頻/音頻及雙向控制數據的卓越能力，已成為車載攝像與顯示系統的首選方案。其核心優勢在于可通過集成控制通道，實現由單一微控制器（μC）遠程配置所有器件，從而大幅簡化遠端節點設計。然而，在諸如需要本地實時處理、復雜功能安全（FuSa）交互或獨立電源管理等高級應用中，系統仍需要在鏈路兩端均部署微控制器。本文旨在深入剖析在這種雙μC架構下，如何高效、可靠地實現GMSL串行器與解串器之間的協同控制與數據通信，解鎖更復雜的系統功能。
在現代汽車的智能化升級中，高分辨率攝像頭、顯示屏和傳感器的激增，對車載高速數據鏈路的帶寬、距離與可靠性提出了嚴苛挑戰。ADI公司的千兆多媒體串行鏈路（GMSL）技術以其通過單對雙絞線即可傳輸未經壓縮的高清視頻/音頻及雙向控制數據的卓越能力，已成為車載攝像與顯示系統的首選方案。其核心優勢在于可通過集成控制通道，實現由單一微控制器（μC）遠程配置所有器件，從而大幅簡化遠端節點設計。然而，在諸如需要本地實時處理、復雜功能安全（FuSa）交互或獨立電源管理等高級應用中，系統仍需要在鏈路兩端均部署微控制器。本文旨在深入剖析在這種雙μC架構下，如何高效、可靠地實現GMSL串行器與解串器之間的協同控制與數據通信，解鎖更復雜的系統功能。
雙μC應用基礎
使用單μC時，如果μC位于串行器側，通常將串行器/解串器兩端控制方向選擇引腳(CDS)置為低電平；如果μC位于解串器側，則將方向控制選擇置為高電平。然而，如果將串行器的CDS置低、解串器的CDS置高，則每個GMSL芯片都可以同時連接到各自對應的μC（圖1）。
圖 1. 簡單的雙μC應用原理圖，CDS設置如圖所示
內部操作
使用兩個μC時，串行器和解串器的I2C主機都被禁用，而且RX/SDA和TX/SDL由其對應的μC配置為UART接口。由于每個器件都作為本地器件運行，所以不能進入休眠狀態。利用對應的低電平有效PWDN引腳控制每個器件進入低功耗狀態。切記，當從電源關斷狀態喚醒時，所有器件設定都復位到它們的上電初始值。
圖2. 串行器狀態圖（CDS = 低電平）
圖3. 解串器狀態圖（CDS = 高電平）
雙μC應用中的沖突問題
圖1所示配置中，每個μC都可以按照GMSL UART協議與 MAX9259 串行器、 MAX9260 解串器或其它μC通信。GMSL不提供防沖突措施，用戶需要自行提供沖突處理措施。
獨立組網
防沖突最簡單的方法是讓每個μC將其附屬的串行器/解串器的FWDCCEN和REVCCEN位置0 (0x04 D[1:0])。這種方案禁用正向和反向控制通道的接收器、發送器，而且有效地將控制網絡分成兩個獨立網絡（圖4）。任何通過串行鏈路的通信首先需要每一側的μC重新使能相應鏈路端的通信。這種設置在"常通"應用中非常有效，其關鍵鏈路特定寄存器的設置不會從初始狀態改變。
圖4. 獨立控制網絡避免了沖突的可能性
軟件沖突處理
在那些兩端串行鏈路間必須通信的應用中，用戶可以通過更高層的協議避免沖突（圖5）。以下例子中，每個μC都會等待ACK幀來判定其指令是否成功。發生沖突時，串行器/解串器不會發出ACK幀。接收ACK幀失敗后，在重新發送指令前，μC會根據它們的器件地址等待一段時間。由于此設計中，微處理器有不同的器件地址，在重試通信時不會出現沖突。
圖5. 軟件處理沖突的示例
單/雙μC應用
某些應用不要求兩個μC始終保持工作。工作時，如果任一端的CDS輸入改變了狀態，相應器件將按照MAX9259數據手冊中介紹的鏈路啟動步驟恢復工作。根據需要，在單μC和雙μC工作中切換，輪流使能GMSL會占用更少資源。可以關斷不用的μC以降低功耗，有助于延長電池壽命。
遠端顯示示例（解串器）
在下面應用中，鏈路的解串器側是一個配置用于遙控電源開/關的顯示面板。板子關斷輸入和單/雙μC控制都連接到MAX9260GPIO0的輸出端（圖6）。一旦上電，GPIO輸出高電平，以保持遠端器件關閉，解串器由于附加的反相器配置為遠端器件。由于MS連接到GPIO，MAX9260在休眠模式下上電，其余所有器件處于低功耗狀態。
為了開啟遙控面板，串行器喚醒MAX9260并建立串行鏈路。然后，串行器端的μC設置GPIO0為低電平，使MS置低、反相器輸出高電平。反相器設置MAX9260為本地器件，并喚醒遠程顯示面板的其它電路。MS必須置為低電平，以保持MAX9260 UART接口的基本模式。
如需關斷遠端面板，則串行器設置GPIO0為高電平來關斷遠端器件并將MAX9260置為遠端器件。然后，在MAX9260內設置SLEEP = 1，使器件進入睡眠模式。
圖6. 單/雙μC遠端顯示舉例
遠程攝像機舉例（串行器）
類似于上述例子，鏈路的串行器側為配置成遠端電源開/關的攝像模組。MAX9259的INT輸出控制板子的關斷輸入和單/雙μC切換（圖7）。在此應用中，INT作為GPO使用，通過設置SETINT(MAX9259的0x0D D7)或解串器的INT輸入對輸出進行控制。一旦上電，INT輸出為低電平，保持遠端器件關斷。反相器輸出連接到CDS，將串行器配置為遠端器件。由于低電平有效AUTOS置為高電平，MAX9259在休眠模式下上電。
如要開啟遠端面板，解串器通過GMSL UART指令喚醒MAX9259。然后，解串器設置MAX9259的INT輸出為高電平，使所有遠端器件上電。反相器輸出將MAX9259置為本地器件，可通過本地μC接收UART指令。
如要關斷遠端面板，解串器設置MAX9259的INT輸出為低電平，關斷遠端器件且將MAX9259設置為遠端器件。然后，解串器在MAX9259內設置SLEEP = 1，使器件進入睡眠狀態。
圖7. 單/雙μC遠端攝像機舉例
其它應用
雙μC在汽車電子控制單元中的應用遠不止上述所提及的案例。對稱且雙向的控制面板，結合實時的CDS（可能指某種特定功能，需根據實際補充準確含義）以及旁路設置（通過MS，需明確MS具體所指），能夠靈活啟動眾多串行器/解串器和μC的配置。對于設計人員而言，需要不斷探索更高層次的控制手段，以此提升系統整體性能，將系統功耗控制在最低水平，充分挖掘并利用現有資源，推動汽車電子系統向更高效、更智能的方向發展。
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