探索 TJA1124 四通道 LIN 主节点收发器：性能、特性与应用全解析

在汽车电子和工业控制等领域，LIN（Local Interconnect Network）总线作为一种低成本、低速串行通信网络，被广泛应用于车身电子系统中。NXP 推出的 TJA1124 四通道 LIN 主节点收发器，为 LIN 网络的设计带来了新的解决方案。今天，我们就深入了解一下这款 TJA1124 收发器。

文件下载：NXP Semiconductors TJA 1124四通道LIN Commander收发器.pdf

一、TJA1124 概述

TJA1124 是一款四通道 LIN 主节点通道设备，它在 LIN 网络中充当 LIN 主节点协议控制器与物理总线之间的接口。每个通道都集成了 LIN 收发器和 LIN 主节点终端，符合 LIN 2.0、LIN 2.1、LIN 2.2、LIN 2.2A、ISO 17987 - 4:2016（12 V LIN）和 SAE J2602 - 1 标准，适用于波特率高达 20 kBd 的车载子网。该器件有 TJA1124A、TJA1124B 和 TJA1124C 三种变体。

工作原理

LIN 主节点协议控制器生成的发送数据流，会被 TJA1124 转换为优化的总线信号，以最小化电磁辐射（EME）。LIN 总线输出引脚通过内部 LIN 主节点终端电阻上拉至高电平。接收器则负责检测 LIN 总线输入引脚上的接收数据流，并通过引脚 RXD1 至 RXD4 将其传输到微控制器。

二、特性与优势

通用特性

• 集成四通道：单个封装内集成四个 LIN 主节点通道，每个通道包含 LIN 收发器和由二极管及上拉电阻组成的 LIN 主节点终端。
• 标准兼容性：完全符合多种 LIN 标准和相关国际标准，确保了与现有 LIN 网络的良好兼容性。
• 低功耗与唤醒功能：在低功耗模式下电流消耗极低，同时可通过 SLP 或 LIN 引脚唤醒。
• 外部电压调节器控制：可通过 INHN 输出控制外部电压调节器。
• 信号优化：针对高达 20 kBd 的波特率优化了总线信号整形。
• 接口灵活：VIO 输入可直接与 3.3 V 和 5 V 微控制器接口。
• 无源特性：在未供电状态下呈无源状态，增强了系统的可靠性。
• 欠压检测：具备欠压检测功能，可有效保护器件。
• K 线兼容：支持 K 线通信，增加了应用的灵活性。
• 封装优势：采用无引脚 DHVQFN24 封装（3.5 mm × 5.5 mm），支持改进的自动光学检测（AOI）能力。

保护特性

• 电磁抗扰性：具有出色的电磁抗扰性（EMI），能够在复杂的电磁环境中稳定工作。
• 静电放电（ESD）鲁棒性：引脚 LIN1 至 LIN4 和 BAT 总线端子的 ESD 鲁棒性高达 ±6 kV（根据 IEC61000 - 4 - 2），电池引脚可防止汽车环境中的瞬态干扰（ISO 7637）。
• 短路保护：总线端子对电池和地具有短路保护功能。
• 超时功能：具备 TXD 主导超时功能和 LIN 主导超时功能，可避免总线长时间被占用。
• 热保护：具有热保护功能，防止器件因过热而损坏。

三、订购信息

TJA1124 有三种变体可供选择，具体信息如下表所示：	型号	封装	描述	版本
TJA1124AHG[1]	DHVQFN24	塑料双列直插兼容热增强超薄四方扁平封装；无引脚；24 个端子；本体 3.5x 5.5x0.85mm	SOT 815 - 1
TJA1124BHGI[2]	DHVQFN24	-	-
TJA1124CHG[3]	DHVQFN24	-	-

注： [1] TJA1124A 的 LIN 主节点终端由二极管和 900 Ω 至 1100 Ω 的上拉电阻组成。 [2] TJA1124B 的 LIN 主节点终端由二极管和 900 Ω 至 1100 Ω 的上拉电阻组成，在低功耗模式下主节点终端关闭。 [3] TJA1124C 的 LIN 主节点终端由二极管和 900 Ω 至 1010 Ω 的上拉电阻组成。

四、引脚信息

引脚配置

TJA1124 采用 DHVQFN24 封装，其引脚配置如图所示。为了增强热性能和电气性能，建议将 DHVQFN24 封装的外露中心焊盘焊接到电路板接地。

引脚描述

符号	引脚	类型	描述
BAT	1	P	电池供电
n.c.	2	-	未连接
GND	3	G	接地
LIN1	4	AIO	LIN 总线线路 1 输入/输出
LIN2	5	AIO	LIN 总线线路 2 输入/输出
GND	6	G	接地
RXD1	7	O	接收数据输出 1；在 LIN1 上发生唤醒事件后为低电平有效
RXD2	8	O	接收数据输出 2；在 LIN2 上发生唤醒事件后为低电平有效
VIO	9	P	V/O 电平适配器的供电电压
GND	10	G	接地
TXD1	11	I	发送数据输入 1
TXD2	12	I	发送数据输入 2
TXD3	13	I	发送数据输入 3
TXD4	14	I	发送数据输入 4
i.c.	15	-	内部连接；应连接到接地
RXD3	16	O	接收数据输出 3；在 LIN3 上发生唤醒事件后为低电平有效
RXD4	17	O	接收数据输出 4；在 LIN4 上发生唤醒事件后为低电平有效
SLP	18	-	睡眠控制输入，重置 RXD 上的唤醒请求
GND	19	G	接地
LIN3	20	AIO	LIN 总线 3 输入/输出
LIN4	21	AIO	LIN 总线 4 输入/输出
GND	22	G	接地
n.c.	23	-	未连接
INHN	24	O	用于控制外部电压调节器的禁止输出；开漏；低电平有效

注：I 表示数字输入；O 表示数字输出；AIO 表示模拟输入/输出；P 表示电源供应；G 表示接地。

五、功能描述

协议层与物理层接口

TJA1124 是 LIN 主节点协议控制器与 LIN 网络物理总线之间的接口，其四个通道均集成了 LIN 收发器和 LIN 主节点终端，构成了 LIN 物理层。该器件适用于多 LIN 主节点通道的汽车 LIN 主节点应用，具有出色的电磁兼容性（EMC）性能。

标准合规性

TJA1124 完全符合 LIN 2.0、LIN 2.1、LIN 2.2、LIN 2.2A、ISO 17987 - 4:2016（12 V LIN）和 SAE J2602 - 1 标准，确保了在各种 LIN 网络中的兼容性和互操作性。

工作模式

TJA1124 支持两种主要工作模式：正常模式和低功耗模式，此外还支持电池供电欠压（Off）、中间 VIO 欠压（VIO UV）、中间唤醒信号（Standby）和过温保护（Overtemp）模式。

1. Off 模式

当引脚 BAT 上的电压低于电源关闭检测阈值 $V{th(det)poff}$ 时，TJA1124 进入 Off 模式。在该模式下，所有输入信号被忽略，所有 LIN 输出驱动器关闭，所有待处理的 LIN 唤醒事件标志被重置，器件处于定义的无源、低功耗状态。当器件处于 Overtemp 模式，且结温降至 $T{rel(otp)}$ 以下时，也会切换到 Off 模式。

2. 低功耗模式

低功耗模式下，TJA1124 的功耗显著低于正常模式。虽然电流消耗极低，但仍能检测 LINx 引脚上的远程唤醒事件和 SLP 引脚上的微控制器唤醒事件。当 TJA1124 切换到低功耗模式时，INHN 引脚设置为浮空。在正常模式下，SLP 引脚持续高电平超过 $t {gotolp(high)SLP}$ 时，将启动向低功耗模式的转换。当 SLP 引脚为高电平时，LIN 发送路径被禁用，转换到低功耗模式最多需要 $t{d(p)}$ 时间。如果引脚 VIO 上的电压持续低于 $V{uvd(VIO)}$ 超过 $t{d(u v d - lp)}$，TJA1124 将从 VIO UV 模式切换到低功耗模式。

3. 待机模式

在待机模式下，LIN 发送器关闭，INHN 输出为低电平。当在一个或多个 LIN 引脚（LIN1 至 LIN4）上检测到远程唤醒时，TJA1124 从低功耗模式切换到待机模式。唤醒事件的源通过相应 RXD 引脚（RXD1 至 RXD4）上的低电平指示给微控制器，前提是引脚 VIO 上的电压高于 $V{uvr(VIO)}$。在向待机模式转换期间和之后，其余 LIN 通道仍能检测远程唤醒事件，转换到待机模式需要 $t{Unit}$ 时间。当引脚 VIO 上的电压持续高于 $V{uvr(VIO)}$ 超过 $t{d(u v r)}$ 且 SLP 引脚为高电平时，TJA1124 从 VIO UV 模式切换到待机模式。

4. 正常模式

在正常模式下，TJA1124 可通过 LIN 总线发送和接收数据。接收器检测 LIN 总线输入引脚（LIN1 至 LIN4）上的数据流，并通过相关 RXD 引脚（RXD1 至 RXD4）将其传输到微控制器，总线上的隐性电平对应高电平，显性电平对应低电平。接收器具有与电源电压相关的带滞回阈值和集成滤波器，可抑制总线线路噪声。发送器将从协议控制器接收并在 TXDx 引脚上检测到的发送数据流转换为优化的总线信号，以最小化 EME。LINx 总线输出引脚通过内部主节点终端电阻上拉至高电平。如果在低功耗或待机模式下，SLP 引脚被拉低超过 $t{wake(low)SLP}$，LIN 收发器将切换到正常模式，从低功耗或 Off 模式转换到正常模式需要 $t{init}$ 时间。当引脚 VIO 上的电压持续高于 $V{uvr(VIO)}$ 超过 $t{d(u v r)}$ 且 SLP 引脚为低电平时，TJA1124 从 VIO UV 模式切换到正常模式。

5. VIO UV 模式

当引脚 VIO 上的电压低于 VIO 欠压检测阈值 $V{uvd(VIO)}$ 超过 $t{d(u v d)}$ 时，TJA1124 从正常或待机模式切换到 VIO UV 模式。在该模式下，LINx 输出为隐性，INHN 输出为低电平，数字输入被忽略。

6. 过温模式

过温模式可防止 TJA1124 因过热而损坏。如果结温超过关断阈值 $T_{sd(otp)}$，热保护电路将禁用 LIN 通道输出驱动器和 LIN 主节点上拉电阻，并清除待处理的唤醒事件。

设备唤醒

1. 通过 LIN 总线远程唤醒

TJA1124 可在低功耗和待机模式下检测远程 LIN 唤醒事件。LINx 引脚上的下降沿之后，保持显性电平持续 $t{wake(dom)LIN}$ 时间，然后变为隐性电平，被视为远程唤醒请求。如果引脚 VIO 上的电压高于 $V{uvr(VIO)}$，则在 RXDx 引脚上会发出检测到远程 LIN 唤醒事件的信号。

2. 通过 SLP 引脚本地唤醒

SLP 引脚上持续至少 $t_{wake(low)SLP}$ 的低电平被解释为本地唤醒请求。

汽车启动脉冲期间的操作

TJA1124 在汽车启动脉冲期间仍能完全正常工作，因为其规定的最低工作电压为 $V_{BAT}=5 ~V$。

电源电压超出指定范围时的操作

当 $V{BAT}>28 ~V$ 或 $V{BAT}<5 ~V$ 时，TJA1124 可能仍能工作，但无法保证参数值（如表 5 和表 6 中规定的值）。如果引脚 BAT 上的电压低于电源关闭检测阈值 $V{th(det)poff}$，TJA1124 将切换到 Off 模式。在正常模式下，如果 LINx 引脚上的输入电平为隐性，则相应 RXDx 引脚上的接收器输出为高电平；如果 TXDx 引脚上的输入电平为高电平，则相应 LINx 引脚上的 LIN 发送器输出为隐性。当 $V{uvd(VIO)(min )}{IO}{IO(min )}$ 时，TJA1124 仍能工作，但与 VIO 相关的参数值无法保证在表 5 和表 6 规定的工作范围内。

TXD 主导超时功能

一旦发送器被启用，每当相关 TXD 引脚变为低电平时，其 TXD 主导超时定时器就会启动。如果 TXDx 引脚上的低电平状态持续超过 TXD 主导超时时间 $t_{to(dom)TXD}$，发送器将被禁用，总线线路释放为隐性状态。当 TXDx 引脚变为高电平时，TXD 主导超时定时器将复位。

LIN 主导超时功能

每个 LIN 通道都有一个相关的 LIN 主导超时功能。如果 LIN 总线电平持续显性超过 $t{to(dom)LIN}$，该功能将关闭 LIN 主节点或 $R{commander(lp)}$。当 LIN 主节点或 $R{commander(lp)}$ 关闭时，LIN 终端电阻 $R{responder}$ 作为上拉电阻仍保持激活状态。一旦 LIN 总线电平再次变为隐性，LIN 主节点终端将开启，LIN 主导超时定时器将复位。

LIN 主节点上拉

集成的 LIN 上拉取决于 TJA1124 的变体。在正常和待机模式下，集成的 LIN 主节点终端 $R{commander}$ 是经过微调的上拉电阻。在低功耗模式下，TJA1124A 和 TJA1124C 启用未微调的 LIN 主节点终端 $R{commander(lp)}$，而 TJA1124B 则禁用 LIN 主节点终端，LINx 引脚由 LIN 终端电阻 $R_{responder}$ 终止。

故障安全特性

电源（引脚 BAT 或 GND）丢失对总线线路或微控制器接口引脚没有影响。当电池供电丢失时，反向电流 $BUS_NO_BAT$ 从总线流入 LINx 引脚。当地连接丢失时，电流 $IBUS_NOGND$ 通过集成的 LIN 终端电阻 $R{responder}$ 从 BAT 继续流向 LINx 引脚，LIN 主节点终端的电流路径被禁用。LINx 引脚上的输出驱动器具有过温保护功能。

六、电气特性

极限值

TJA1124 的极限值定义了器件能够承受的最大应力，具体如下表所示：	符号	参数	条件	最小值	最大值	单位
Vx	引脚 x 上的电压	引脚 BAT、INHN	-0.3	+43	V
		引脚 VIO	-0.3	+6	V
		引脚 SLP、RXDx、TXDx	-0.3	Vio + 0.3	V
				+6	V
		引脚 LINx 相对于任何其他引脚	-43	+43	V
INHN	引脚 INHN 上的输入电流			3