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Como aplicar o PSI5 para segurança automotiva intensiva de sensor confiável

Solte em : 19/04/2018

A principal preocupação no design automotivo é a segurança, obrigando os projetistas a adicionar mais sensores e sistemas de assistência ao motorista. O problema é que esses sistemas precisam de uma interface comum e devem ser capazes de se comunicar de maneira confiável e livre de erros, apesar dos amplos problemas de oscilação de temperatura e umidade, vibração e compatibilidade eletromagnética.

Para os designers, vale a pena dar uma olhada nas soluções baseadas em sensores compatíveis com a interface do sensor periférico (PSI5). Essa é uma interface robusta e tolerante à interferência usada originalmente para sistemas de airbags, mas que está encontrando cada vez mais aplicações automotivas intensivas em sensores.

Este artigo fornecerá uma introdução ao barramento PSI5 antes de apresentar e descrever várias soluções do sistema PSI5 e como usá-las para configurar um sistema de controle baseado em sensores.

A interface do sensor periférico (PSI5)
A interface PSI5 é usada para conectar vários sensores a unidades de controle eletrônico (ECUs) e tem sido usada como o principal barramento de comunicação do sensor para airbags e sistemas de retenção relacionados. É um padrão aberto disponível no site da organização PSI5 no PSI5.org. A especificação atual é a versão 2.3 do PSI5, lançada como padrão base comum a todos os sub-padrões, incluindo aqueles para airbag, chassi e controle de segurança e powertrain.

O padrão PSI5 é implementado como um barramento de dois fios (par trançado) usando transmissão de dados codificada em Manchester modulada, com taxas de dados de 125 kbps (189 kbps é opcional). É uma interface de velocidade média em comparação com os outros barramentos de dados automotivos comuns (Tabela 1).

Barramento de interface Conexão física Taxa de bits máxima Comprimento máximo na taxa de bits máxima
LIN 3 fios 19,2 kbps 40 m
PSI5 2 fios 189 kbps 12 M
ENVIADO 3 fios 333 kbps 5 M
CAN 4 fios 1 Mbps 40 M
FlexRay 2 ou 4 fios 10 Mbps 22 M
Tabela 1: Comparação de barramentos de dados automotivos comuns. PSI5 é uma interface de velocidade média. (Fonte de dados: Digi-Key Electronics)

O PSI5 tem uma vantagem na faixa de velocidade média, sendo menos dispendioso de usar do que o CAN ou o FlexRay, mas com uma taxa de dados compatível com os dados do sensor. O barramento de dados SENT também é destinado à transmissão de dados do sensor, mas é limitado por apenas poder enviar dados do sensor para a unidade de controle eletrônico (ECU). O PSI5 é bidirecional, permitindo o endereçamento e configuração de sensores.

Uma implementação típica do PSI5 em uma ECU automotiva inclui um microcontrolador alimentando várias interfaces (Figura 1).

Diagrama de blocos de um microcontrolador automotivo ECU

Figura 1: Um diagrama de blocos de uma ECU de microcontrolador automotivo, que inclui portas de E / S para barramentos de dados automotivos comuns, incluindo o PSI5. (Fonte da imagem: Digi-Key Electronics).

As caixas à direita do microcontrolador na Figura 1 mostram as portas de E / S suportadas. Estes incluem Ethernet, Rede de Área de Controlador (CAN), Rede de Interconexão Local (LIN) e barramentos de comunicações automotivos FlexRay, junto com SENT (Single Edge Nibble Transmission) e interfaces de sensor PSI5. Essas ECUs automotivas são altamente integradas e podem incluir conversores analógico-digitais (ADCs) delta-sigma para medições de sensor rápidas e precisas.

Camada física PSI5
A ECU está conectada aos sensores usando dois fios. O uso de um par torcido de dois fios reduz o custo de implementação comparado aos outros barramentos que usam três ou mais fios. Os mesmos dois fios são usados ​​para transmissão de energia e dados. A ECU pode usar um transceptor PSI5 integrado ou separado para fornecer uma tensão regulamentada aos sensores e para ler seus dados transmitidos. Os dados do sensor são transmitidos para a ECU por meio da modulação atual usando a codificação Manchester (Figura 2).