菊花鏈通訊信號的波形？怎么樣判斷波形的質量？

首先簡單的說一下菊花鏈以及菊花鏈的應用，在目前國內的BMS開發中，我們應用最廣泛的目前還還是分布式，只是越來越集中而已，真正完全集中式的BMS其實比較少。

BMS一般分為主板和從板（有些將電流采樣、絕緣檢測等功能單獨拿出來做一個電流模塊或者絕緣檢測模塊），在菊花鏈出來之前，主從板上都有MCU，從板采集單體電池電壓和溫度，通過CAN總線傳給主板。

而在目前成本日益嚴峻的今天，怎么實現降本就是各個主機廠以及芯片廠所重點關注的內容，所以菊花鏈出現了。 在電子領域，菊花鏈是一種配線方案 ，例如設備A和設備B用電纜相連，設備B再用電纜和設備C相連，設備C用電纜和設備D相連，在這種連接方法中不會形成網狀的拓撲結構，只有相鄰的設備之間才能直接通信。當設備與設備之間按照固定的通訊模式通訊的時候，每個從板就可以不用配備一個CAN收發器和與之配套的MCU了， 能夠實現降本50%以上 。

這個圖就是菊花鏈在BMS上的一個典型應用，MCU通過專用的轉換解碼芯片，將SPI信號轉換成差分通訊信號，然后通過變壓器或者電容，將差分信號在相互隔離的采樣芯片之間進行傳遞。

那繼續說一下今天的主題，菊花鏈通訊信號的波形以及怎么樣判斷波形的質量？

一 菊花鏈通訊信號邏輯判斷

菊花鏈通訊作為一種更低成本、簡單的ECU交互方式被廣泛應用在BMS系統通訊方案中。為了描述方便，下文將菊花鏈通訊稱為Daisy Chain。與CAN類似，DaisyChain使用雙線差分的電氣結構，分別為COMMP、COMML；與CAN信號不同，Daisy Chain信號為AC信號，COMMP與COMML的電平變化范圍為[-5.5V 5.5V]。為了提高抗擾度，Daisy Chain采用編碼方式進行信號邏輯判斷，具體如下：

表1 Daisy Chain邏輯判定表

圖1 Daisy Chain邏輯定義

其中CVDD、CVSS為Daisy Chain信號發生器的電源，一般為5V的LDO，Daisy Chain總線靜息時，COMMP與COMML均為2.5V。與CAN和485的信號邏輯判斷不一樣，Daisy Chain接收器接收到信號： 一對峰峰值為±5V COMMP-COMML的正負脈沖組合才做一次邏輯判斷 。

二 菊花鏈通訊數據幀的定義

Daisy Chain的數據幀結構類似232等串行通訊，有專門的起始位和截止位。**目前Daisy Chain的數據幀定義未有一個統一標準，不同芯片廠商有不同的定義，ADI數據幀結構為16bit，NXP為40bit，TI為13bit。**下文以TI為例，一幀數據由11個 DaisyChain的bit和2個Daisy Chain的half bit組成（1個Daisy Chain bit為兩個峰峰值為±5V脈沖），Preamble(0.5bit)+SYNC(2bit)+DATA(8bit)+ERRO(1bit)+Postamble(0.5bit)。Daisy Chain的數據具體組成如下：

圖2 Daisy Chain數據幀結構

其中Preamble為半個DaisyChain bit，1個5V正脈沖，用于觸發Daisy Chain接收器的電平采樣；SYNC為2個Daisy Chain bit，一般為00，用于Daisy Chain 接收器預采樣：調節接收時鐘和提前識別信號噪聲，提高對后面8bit的數據幀抗干擾能力；DATA為數據幀的主要內容，由8bit組成；Byte ERRO為DaisyChain總線結構中的下位設備檢測到接收錯誤時，提示上位設備重發數據的標志位，當上位機收到Byte ERRO的數據時，會重發上一幀數據，并Byte ERRO也會置1，提示下位機此幀為重發數據；Postamble為半個Daisy Chain bit，1個-5V脈沖，用于提示DaisyChain接收器數據發送結束。

目前主流的菊花通訊設備采樣2M的通訊頻率，250ns一個脈沖，一個DaisyChain bit為500ns。

三 菊花鏈通訊信號波形質量評判標準

在BMS系統中，由于不同Daisy Chain設備之間需要進行高壓隔離，必須使用變壓器，電容等方式進行電氣隔離，這造成了通訊信號在設備間傳輸過程產生了畸變；不同于CAN，232等傳統信號波形，Daisy Chain信號包含大量振鈴、過沖分量，因此不能將典型的信號上升時間以及電平穩定程度等作為評判Daisy Chain信號質量的標準。

Daisy Chain信號僅需其電平大于Daisy Chain接收器的電平判斷閾值并可持續250ns（針對2M通訊速率）即可被準確識別。

因此大于Daisy Chain接收器的電平判斷閾值的持續時間是判斷Daisy Chain信號質量的指標之一，另外由于Daisy Chain采用編碼方式進行邏輯判斷（2個脈沖判斷一次），所以在總線靜息時的高低過沖也是衡量Daisy Chain信號質量的一個指標，正常情況下要求無低過沖（小于0的過沖），允許高過沖（大于0的過沖）。由于不同廠商的Daisy Chain接收器電平判斷閾值不同，因此在標準上也會有點不同，但信號脈寬是一致的。下文以TI BQ79616為例（Vmin1>1.2V, Vmin0<-1.2V）：

圖3 Daisy Chain信號質量兩大指標

如上圖所示，Vmin和tpw_DC分別為Daisy Chain接收器的邏輯判斷閾值和脈寬持續時間。因此可總結的判斷標準如下表:

表2 Daisy Chain信號質量判斷標準

下面附上一組實際測試中較為理想的Daisy Chain通訊波形：

這組波形中大于Vmin的脈寬為250ns，過沖僅有高過沖。