SENT接口

前言

本文参考标准《SAE J2716_201604》。

SENT接口

简介

SENT（Single Edge Nibble Transmission）协议是SAE协会推出的一种点对点、单向传输方案，被用于车载传感器和ECU之间的数据传输。SENT采样单线连接，无需请求命令即可连续接收数据，是具有更高传输精度和更强抗电磁干扰性的低成本车载通信方案。

下图为SENT标准的结构和传输层的关系图，分为物理层、数据链路层和应用层。

• 物理层：物理层定义了信号的电气特性、时钟容差和传输速率。
• 数据链路层：定义了帧结构、消息格式和错误检测方法。
• 应用层：应用层根据传感器类型和应用需求选择合适的数据编码和传输格式。
  

物理层

SENT信号高电平最小值为4.1V，低电平最大值为0.5V。

数据链路层

编码方式

SENT协议的数据使用半字节来进行编码，一个Nibble通过2个下降沿之间的时间差来定义。

最小时间精度为1 Tick（一般为3~90us），每个Nibble值编码从一个下降沿开始，并且之后至少维持4Ticks逻辑0，之后将下一个下降沿距离第一个下降沿的时间差作为Nibble值的编码依据。两个下降沿至少间隔12Ticks，至多间隔27Ticks（对应Nibble值，最小0，最大15）。

帧结构

下图为数据长度为6个nibble的SENT帧结构。

每个SENT帧由以下部分组成：

1. 校准/同步脉冲（Calibration/Synchronization Pulse）
   • 用于同步接收模块和发送模块的时钟。
   • 标称脉冲周期为56个时钟滴答。
   • 接收模块通过测量校准脉冲的周期来校正时钟误差。
2. 状态和通信nibble（Status and Communication Nibble）
   • 一个nibble（4bit），用于传输传感器的状态信息或用于串行通信。
   • bit0-1通常用于指示快速通道错误状态，bit2-3用于串行消息通道。
3. 数据nibble（Data Nibble）
   • 用于传输传感器的实际测量数据。
   • 数据nibble的数量取决于具体的应用需求，通常为1到6个nibble。
   • 每个nibble包含4bit数据，数据值范围为0到15。
4. 校验和nibble（Checksum Nibble）
   • 一个nibble（4bit），用于错误检测。
   • 校验和是通过对数据nibble进行CRC计算得到的。
5. 可选的暂停脉冲（Pause Pulse，可选）
   • 用于在消息之间插入额外的时间间隔。
   • 可以用于调整帧的总长度，使所有帧长度保持一致。

消息格式

通过多帧 “状态和通信nibble” 的 bit3-2 可组成串行消息，存在两种串行消息格式：短串行消息格式（Short Serial Message Format）和增强型串行消息格式（Enhanced Serial Message Format）。

短串行消息格式

短串行消息由连续16帧 SENT帧的“状态和通信nibble” 的bit3-2组成，要求第一帧的 “状态和通信nibble” 的bit3为1，之后连续15帧的bit3为0，此时连续16帧 “状态和通信nibble” 的bit2构成16bits串行数据，包括4bits消息ID、8bit数据和4bits CRC校验和。

增强型串行消息格式

增强型串行消息由连续18帧 SENT帧的“状态和通信nibble” 的bit3-2组成，起始标志为检测到连续8帧 SENT帧的 “状态和通信nibble” 的bit3构成 8’b01111110，且要求第14帧和第19帧的bit3为0，此时第2-19帧的 “状态和通信nibble” 的bit3-2构成一帧增强型串行消息。

根据第9帧的bit3又分为两种消息格式：

• 12 bits 数据 + 8bits 消息ID（configuration bit = 0）

• 16 bits 数据 + 4bits 消息ID（configuration bit = 1）

CRC校验和

SENT协议中定义了两种CRC校验和的计算方法：

1. 4位CRC校验和（用于数据nibble和短串行消息）
2. 6位CRC校验和（用于增强型串行消息）

CRC4

• 多项式：x4+x3+x2+1
• 种子值：0x05
• 示例：

CRC6

• 多项式：x6+x4+x3+1

• 种子值：0x15

• 示例：

  

错误检测机制

• 校准脉冲检测：校准脉冲周期应为56 ticks，允许误差范围为±20%；
• 数据nibble检测：数据nibble的脉冲周期应为12到27个ticks；
• CRC校验和检测；
• 低电平脉冲检测：任意一个脉冲的低电平时间应大于/等于 4ticks。

IP 设计

结构框图

接口设计

上板验证