UJA1169A评估板：助力CAN系统开发的利器

在当今的电子系统设计中，CAN（Controller Area Network）总线因其高可靠性和实时性，被广泛应用于汽车、工业自动化等领域。NXP的UJA1169A评估板为工程师们提供了一个便捷的平台，用于评估和开发基于UJA1169A产品系列的CAN系统。今天，我们就来深入了解一下这款评估板。

文件下载：NXP Semiconductors UJA1169AF3-EVB评估板.pdf

一、评估板概述

UJA1169A评估板主要面向参与UJA1169A产品系列评估、设计、实施和验证的工程师。它旨在方便在各种微控制器IO接口环境中测试和评估UJA1169A的产品特性。评估板家族包含三款变体板，分别是UJA1169AF - EVB、UJA1169AXF - EVB和UJA1169AF3 - EVB，通过它们可以评估整个UJA1169A产品家族，而不仅仅是板载设备。

1.1 评估板与设备概述

评估板	板载设备	主机接口	额外特性	封装	电源模式
UJA1169AF - EVB	UJA1169ATK/F	SPI（用于控制和诊断）	非易失性内存、本地WAKE引脚、CAN FD被动、RSTN（复位引脚）、Limp引脚等	HVSON20	V2: 5V（CAN + 板载负载）、VEXT: 5V（外部负载）、V1: 5V（μC和CAN）或3.3V（仅μC）
UJA1169AXF - EVB	UJA11692ATK/X/F	SPI	具备多种特性	HVSON20	多种电源模式
UJA1169AF3 - EVB	UJA1169ATK/F/3	SPI	多种特性	HVSON20	多种电源模式

二、评估板详细介绍

2.1 外观与尺寸

UJA1169AXF - EVB板尺寸为58.5 mm × 81.1 mm，除非另有说明，本部分信息适用于所有UJA1169A评估板。评估板仅包含支持UJA1169A基本功能所需的组件，包括用于反向极性保护的电池电源电路、BAT、V1、V2/VEXT和LIMP信号的状态LED、用于热管理的外部PNP晶体管、本地唤醒和CAN总线终端等。此外，评估板还提供了多个间距为2.54 mm的排针，用于连接MCU接口和应用信号，底部的排针与Arduino Uno引脚排列顺序兼容，可直接连接到各种NXP MCU评估板。

2.2 电气连接

2.2.1 接地连接

所有接地引脚都连接到接地平面，具体连接点包括J2 - 02、J3 - 07/12、J4 - 13、J5 - 11/13、J6 - 02/03、J9 - 02。

2.2.2 电源供应连接

• 电池连接：外部电源必须连接到电源插孔J6或2针排针J2，两个供电电路都通过极性保护肖特基二极管D1进行路由，以阻止反向电流。解耦电容C1和C2用于稳定输入电压并去除电池连接上的噪声。连接12V电源后，绿色LED D2会亮起。默认情况下，UJA1169Ax - EVB评估板的电池电源通过Arduino连接器上的VIN引脚路由到MCU板，可通过移除跳线J8来禁用此功能。
• V1/PNP连接：V1电源电压由内部5V或3.3V稳压器生成，具体取决于UJA1169A的变体，用于为外部微控制器供电并确定IO参考电平。V1输出电压可在连接器J3的引脚8处获取，解耦电容C8用于稳定输出电压并去除噪声。LED D5通过电阻R9连接，指示V1的状态。跳线J7可用于在需要时将V1连接到J5 - 03作为MCU IO参考电压。PNP引脚可在连接器J9处获取。UJA1169A内部的V1电压稳压器在无需外部PNP晶体管的情况下可提供高达250 mA的电流，但如果需要满足关键热要求，可连接一个或多个外部PNP晶体管来分担V1负载电流和热耗散。
  • UJA1169A带一个PNP：默认情况下，所有UJA1169Ax - EVB板都配备了一个板载PNP晶体管。分流电阻R13用于限制外部PNP晶体管的电流并保护其免受V1短路到地的影响。上拉电阻R15用于上拉PNP基极电压，确保PNP关闭。滤波电容C9用于保护V1免受电池线上射频注入时的过电压影响。
  • UJA1169A不带外部PNP：在热考虑不关键的应用中，UJA1169Ax - EVB可以仅使用V1稳压器运行，此时需要移除电阻R4和R10。
  • UJA1169Ax - EVB带多个外部PNP：如果热耗散过高，需要在多个组件上分布热耗散，可通过排针J9连接多个PNP晶体管，每个PNP需要一个发射极电阻来平衡设备之间的电流。
• V2/VEXT连接：UJA1169A设备包含第二个片上5V稳压器，不同变体的该稳压器用途不同。V2和VEXT都可提供高达100 mA的电流，解耦电容C10连接在引脚和地之间。LED D6在V2/VEXT输出激活时亮起，V2（UJA1169AF - EVB和UJA1169AF3 - EVB）或VEXT（UJA1169AXF - EVB）输出电压可在连接器J3的引脚10处获取。

2.3 CAN通信电路

UJA1169Ax - EVB评估板包含典型的CAN通信电路，CANH和CANL总线信号通过连接器J1输出。评估板配备了终端电阻R2和R3，可作为CAN网络中的终端节点使用。如果CAN网络两端已经进行了终端匹配，建议移除R2和R3或用更高阻值的电阻替换，以确保总线上的阻抗符合CAN总线负载规范，通常为60 Ω。

2.4 唤醒选项

所有UJA1169A变体都支持睡眠模式，用于对能量敏感的应用。进入睡眠模式后，设备将保持低功耗状态，直到收到唤醒请求。唤醒事件可以通过CAN总线上的标准模式或专用唤醒帧远程触发，也可以通过WAKE引脚本地触发。评估板的WAKE引脚默认通过10 kΩ电阻R6和R7上拉为高电平，按下开关SW1时，WAKE引脚被拉低。要测试本地唤醒功能，需要先通过UJA1169A寄存器映射启用本地唤醒。UJA1169A上的稳压器V1用于为MCU供电，在睡眠模式下V1关闭，检测到唤醒事件时自动开启。

2.5 LIMP输出

LIMP引脚可在顶部连接器J3处获取，它针对需要“跛行回家”功能的应用，在严重ECU故障时发挥作用。LIMP是一个开漏低侧输出，可以偏置到特定应用的电压电平，例如在评估设置中通过上拉电阻连接到BAT。红色LED D4与电阻R5串联，当LIMP被触发时亮起。

2.6 MCU接口

数字接口引脚位于顶部连接器J3和底部连接器J4上，其中TXD和RXD用于与MCU进行CAN数据通信，其余四个引脚用于与MCU进行SPI通信。双向复位信号（连接到UJA1169A上的RSTN引脚）也可在J3和J5上获取。

2.7 复位连接

复位连接是SBC上的RSTN引脚和MCU之间的双向信号，用于启动系统复位。评估板上的RSTN和V1之间连接了一个10 kΩ上拉电阻，RSTN上的低电平触发复位事件。

三、连接到CAN网络

在使用12V电源为系统上电之前，需要满足以下条件：

1. 将ECU中的所有板连接到公共接地。
2. 将SPI引脚连接到MCU的SPI主设备：SDO（J3 - 03，J4 - 09）连接到MISO，SDI（J3 - 04，J4 - 07）连接到MOSI，SCK（J3 - 05，J4 - 11）连接到SCK，SCSN（J3 - 06，J4 - 05）连接到CS。
3. 将TXD/RXD（J3 - 01/J3 - 02，J4 - 18/J4 - 20）引脚连接到MCU的CAN控制器TXD/RXD引脚。
4. 将RSTN（J3 - 09/J5 - 05）连接到MCU的CAN控制器复位引脚。
5. 将CANH和CANL（J1 - 01/J1 - 02）连接到CAN总线双绞线电缆。
6. 将V1（J3 - 08，J5 - 03）连接到MCU供电单元。
7. 对于UJA1169AXF - EVB，可将VEXT（J3 - 10）连接到需要5V电源的外围负载（可选）。

完成上述步骤后，可使用外部电池电源为ECU/EVB上电。UJA1169A在启动时，如果MTP未配置，则进入强制正常模式；如果MTP已配置，则进入待机模式，等待通过SPI接口从MCU接收命令。

四、原理图与物料清单

文档中提供了UJA1169AXF - EVB的原理图，同时还列出了三款评估板的物料清单。需要注意的是，NXP不承担外部制造商组件的责任，客户有责任验证其应用，对于关键组件，建议使用指定的制造商产品。

五、FlexGUI：通过USB进行交互式寄存器控制

5.1 FlexGUI软件包概述

UJA1169A评估板的FlexGUI软件包可从www.nxp.com下载，包括flexGUI PC安装程序和所有支持的微控制器板的FlexGUI固件。

5.2 使用S32K144EVB作为USB接口的准备工作

5.2.1 FlexGUI固件安装

在连接UJA1169Ax - EVB之前，需要将FlexGUI固件加载到S32K144EVB中。具体步骤如下：

1. 确认跳线处于固件编程的正确位置。
2. 使用USB电缆将板连接到PC。
3. 等待PC识别新驱动器“EVB - S32K144”。
4. 将固件文件复制到该驱动器。

5.2.2 硬件设置

FlexGUI运行时，SBC中的看门狗必须关闭。编程MTPNV内存后会生成系统复位，之后需要重新建立FlexGUI与板的连接。安装FlexGUI固件后，需要按照特定方式设置板上的跳线，然后将UJA1169Ax - EVB插入微控制器板。12V电源必须连接到UJA1169AEVB的排针J2或插孔J6，SBC的3.3V或5V输出通过跳线J7路由到微控制器板，SPI信号通过排针J4及其对应排针J2直接在SBC和主MCU之间路由，SBC上的RSTN信号连接到主MCU的复位输入，USB MCU通过USB接口供电，主MCU和USB MCU之间的信号通过电平转换器传递。

5.3 在PC上安装FlexGUI

双击文件NXP_UJA1169Ax_GUI - 1.0.0.msi开始安装。

5.4 使用FlexGUI

5.4.1 启动FlexGUI应用程序

可通过Windows开始菜单或桌面上的快捷符号启动FlexGUI。启动时，FlexGUI启动窗口会显示该安装所涵盖的评估板列表，选择适当的板并点击OK，加载配置时会显示临时弹出窗口，加载完成后显示FlexGUI启动窗口，窗口左下角的红色文本表示应用程序尚未与板建立逻辑连接。

5.4.2 建立FlexGUI与硬件的连接

首先为UJA1169Ax - EVB提供电池电源，然后使用USB电缆将微控制器板连接到PC。连接建立后，可通过USB链路启动通信会话：点击Search按钮检测所有可用的串行连接，识别并选择板的COM端口，通常是列表中的最后一项，点击Start启用连接。窗口左下角的文本变为绿色表示会话已成功启动。如果FlexGUI在连接尝试期间关闭，可能是由于用户缓存中存在过时的jssc库冲突，可通过删除该库解决问题。

5.4.3 SPI速度选择

可在FlexGUI窗口的左下角指定SPI速度（频率）。

5.4.4 交互式控制微控制器板上的RGB LED

在FlexGUI窗口中选择Pins选项卡，可访问用于控制微控制器板上RGB LED红、绿、蓝颜色分量的选择框，“Low”值选择一个分量，“High”值关闭该分量。

5.4.5 寄存器映射

FlexGUI窗口打开时，默认选择“Script editor”选项卡，点击右侧选项卡可显示所选板的寄存器映射。寄存器分为多个组，可在左列选择寄存器组，选择Tree View选项时可选择单个寄存器。所选寄存器或寄存器组的内容显示在主窗口中，寄存器数据可在顶部行编辑，用于写入寄存器。选择Use Register Init Value选项时，编辑器在启动和复位时使用默认值初始化，否则所有位在启动和复位时为0。实际寄存器内容显示在底部行，寄存器数据以三种格式显示：整个寄存器的单个十六进制值、文本格式（点击问号符号）、每个寄存器位的彩色编码按钮（红色表示0，绿色表示1）。如果位按钮无法在一行显示，可取消选择Uniform Buttons复选框。如果一组中的寄存器数量超过屏幕显示范围，寄存器会分布在多个页面上，可在主窗口底部选择活动页面，还可通过Registers Per Page控制字段选择每页显示的最大寄存器数量。可使用R和W按钮触发单个寄存器的读写操作，使用复选框选择多个寄存器，相关按钮可用于多寄存器操作，如读写、复制数据、重置等。

5.4.6 使用脚本编辑器

选择“Script editor”选项卡可打开用于创建、执行、加载和保存命令序列（脚本）的工具，脚本可用于对寄存器进行读写操作，也可包含RGB LED设置。UJA1169Ax - EVB可用的命令包括SET_REG、GET_REG、SET_DPIN、PAUSE和comment等，参数需要用冒号分隔。脚本完成后可保存到文件或执行，执行脚本时选择无穷选项（∞），脚本将连续循环运行，运行时⏵按钮变为✋，点击✋可停止执行。需要注意的是，脚本包含PAUSE命令时不应使用无穷选项，否则可能需要借助Windows任务管理器中止FlexGUI应用程序。

5.4.7 记录读写操作

每次执行的读写访问都会记录在FlexGUI窗口的左上角，记录的数据可随时保存到日志文件。提供了多个日志级别过滤选项，选择“FINEST”时，每次SPI传输都会显示信号SDI（“out”）和SDO（“in”）的所有位。

5.4.8 SBC在睡眠模式下的使用限制

成功执行睡眠模式命令后，SBC会关闭为微控制器供电的V1输出，导致GUI与SBC之间的连接在短时间后丢失。测试睡眠模式命令或执行包含睡眠模式命令的脚本时需要考虑这一点。SBC进入睡眠模式后，需要通过启用的唤醒源（CAN和/或WAKE引脚）唤醒SBC，然后GUI重新连接到板。

六、总结

UJA1169A评估板为工程师提供了一个全面的平台，用于评估和开发基于UJA1169A产品系列的CAN系统。通过详细的电气连接设计、灵活的电源管理、丰富的功能特性以及强大的FlexGUI工具，工程师可以更方便地进行产品测试和验证。在实际应用中，工程师需要根据具体需求合理配置评估板，并注意各个环节的操作细节，以确保系统的稳定运行。同时，对于睡眠模式等特殊功能的使用，需要充分考虑其对系统连接的影响，采取相应的措施进行处理。大家在使用过程中有没有遇到过一些独特的问题呢？欢迎在评论区分享交流。