PSI5接口

前言

本文参考标准《110601_psi5_spec_v20_base》

PSI5接口

简介

PSI5（Peripheral Sensor Interface）通信是由奥托利夫（Autoliv）、博世（Bosch）、大陆集团（Contimental）协同协会两大飞思卡尔半导体和TRW等共同制定。PSI5是一种开放标准，基于用于外设气囊传感器的现有传感器接口，目前已在数百万个气囊系统中得到验证。传感器数据可通过双线接口同时进行同步和异步传输。PSI5通信协议的技术特性和低实施成本，使它同样适合许多其他汽车传感器应用。

PSI5在中速范围内的优势在于成本比CAN或FlexRay更低，但具有与传感器数据兼容的数据速率。SENT数据总线也用于传感器数据传输，但其限制在于仅能将数据从传感器发送到电子控制单元（ECU）。PSI5为双向，允许传感器寻址和配置。

特点：

• 双线电流接口（电流信号无视分压，不影响信号）
• 曼切斯特编码的数字数据传输
• 高数据传输速度，标准为125Kbps或可选的189Kbps
• 可变的数据字长度（10~28位，以1位为粒度）
• 异步或同步操作以及不同的总线模式
• 双向通信

操作模式

PSI5具有多种操作模式，这些模式定义了ECU和传感器之间的通信拓扑和参数，包括通信模式、数据位数、错误检测、周期时间、每个周期的时间槽数量和波特率。

命名规则

异步操作模式（PSI5-A）

PSI5-A描述了用于单向、异步数据传输的点对点连接方式。

每个传感器在上电后开始定期向ECU传输数据，数据传输的时序和重复率由传感器控制。

同步操作模式（PSI5-P）

同步操作模式使用TDMA（时分多址）方式进行通信，控制单元通过发送一个较高电压的脉冲信号来实现数据同步。每个数据的传输都以这个同步信号为基准，总线上的传感器根据自己的时间间隙进行数据的发送。

注：同步功能对于点对点连接方式为可选操作，但是总线连接方式必须具备。

传感器->ECU

PSI5使用两条线同时为传感器供电和传输数据，ECU提供预调电压，传感器通过改变电流消耗来传输数据。

物理层（位编码）

使用曼切斯特编码，其中逻辑“0”由电流上升沿表示，逻辑“1”由电流下降沿表示。

数据链路层

数据帧

PSI5的数据帧由 2bits 起始位 + 10-28bits 数据位 + 1bit 奇偶校验位或 3bits CRC校验组成，对于10bits数据位帧，使用偶校验；对于更长的数据位帧，推荐使用CRC校验。

帧格式

数据帧可能包含一个或者多个字段。

串行消息帧

串行消息帧由18个连续的PSI5帧的消息字段组成，所有18个帧必须成功传输，串行消息才能被接收。

连续PSI5帧的第8帧的消息位M1决定串行消息帧的格式，可以是12bits数据字段+8bits ID字段，或者是16bits数据字段+4bits ID字段。

在这里插入图片描述

CRC6校验和：

• 6位校验和的生成多项式为 g(x) = x^6 + x^4 + x^3 + 1
• 二进制初始值为 “010101”
• 数据后增加 6bits 零进行计算

10bits 传感器帧定义

超10bits传感器帧定义

ECU->传感器

物理层（位编码）

存在两种编码方式，一是固定同步周期，根据有无脉冲表示1/0，二是通过脉冲宽度来表示1/0。

数据链路层

数据帧

Tooth Gap 位编码方法只适用于帧格式1-3，而 Pulse Width 位编码方法适用于所有 4 种帧格式。为了确保数据的安全性和可识别性，不允许在同一系统中混合使用不同的帧格式。

帧格式1-3

ECU到传感器通信的数据帧组成，包括特定的起始条件、传感器地址、数据字段和校验和。

• 起始条件：至少连续5个逻辑0或者至少连续31个逻辑1，用于表示一个新数据帧的开始；
• 传感器响应：传感器在相应的时隙内以标准传感器到ECU的电流通信方式响应；
• 同步位：为了区分数据内容和起始条件，并在使用 Tooth Gap 位编码方式时使传感器能够同步，因此在每第4位引入逻辑1作为同步位。同步位有助于ECU和传感器在数据流中识别帧的开始，并且确保传感器能够在正确的时间点同步到数据帧；
• 数据帧长度：数据帧长度由传感器地址（SAdr）和功能码（FC）的内容定义；
• CRC3：同“传感器->ECU,数据帧”

帧格式4

• 数据帧4由9bits起始位+4bits传感器地址+20bits数据+6bits CRC组成
• 数据域中每6bits间隔会填充1bit零，用于区分数据和起始位，从而避免数据帧的误同步
• 数据帧的传输和确认：通常情况下，不需要对正确的ECU到传感器数据帧进行确认。若需要响应时，可通过以下两种方式响应：
  • 通过在保留的数据范围区域内传输返回代码和返回数据
  • 通过串行消息帧传输

CRC6校验和：

• 生成多项式为：g(x) = x^6+x^4+x^3+1
• 初始值：010101
• 数据后增加6bits零进行计算

应用层实现

具体参考对应芯片手册。

时序参数

IP 设计

结构框图

接口设计

上板验证