簡(jiǎn)析SENT協(xié)議及SENT信號(hào)波形的譯碼方法

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SENT（Single Edge Nibble Transmission）協(xié)議（SAE J2716）是一種傳感器與電子控制單元（ECU）之間的信號(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，主要具有以下基本特點(diǎn)。

（1）它是一種數(shù)字信號(hào)傳輸協(xié)議，具有更高的傳輸精度和速度。

（2）單線傳輸數(shù)據(jù)，1根信號(hào)線可傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)，能夠減少傳感器信號(hào)線數(shù)量，降低成本。采用SENT協(xié)議的傳感器只有3根導(dǎo)線，分別為1根5 V電源線、1根搭鐵線和1根SENT數(shù)據(jù)線。

（3）單向傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)只能從傳感器到ECU，傳輸是連續(xù)的，不需要請(qǐng)求命令。

（4）傳感器數(shù)據(jù)的傳輸通過2個(gè)相鄰周期的下降沿之間的脈沖（即單邊半字節(jié)）來實(shí)現(xiàn)。

（5）數(shù)據(jù)傳輸分為快速通道和慢速通道，重要的信號(hào)（壓力、溫度等）用快速通道傳輸，非關(guān)鍵的信號(hào)（如傳感器型號(hào)、診斷信息等）用慢速通道傳輸。

1 什么是單邊半字節(jié)脈沖信號(hào)？

位（bit）表示二進(jìn)制位，只有0和1兩種狀態(tài)。bit為計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的最小單位，比如00000011就是一個(gè)8 bit的二進(jìn)制數(shù)。字節(jié)（Byte）為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的基本單位，1個(gè)字節(jié)由8個(gè)二進(jìn)制位構(gòu)成，即1 Byte=8 bit。所以，將一個(gè)4 bit的二進(jìn)制數(shù)稱為半字節(jié)，其范圍為0000~1111。

圖1為1個(gè)單邊半字節(jié)脈沖信號(hào)，它主要由1個(gè)下降沿、1段低電平、1個(gè)上升沿和1段高電平組成?！皢芜叀本褪侵高@個(gè)下降沿，“半字節(jié)”是指這段脈沖信號(hào)代表著1個(gè)半字節(jié)信號(hào)，比如對(duì)應(yīng)0011，具體的對(duì)應(yīng)關(guān)系下文有介紹。

圖1 單邊半字節(jié)脈沖信號(hào)

2 SENT報(bào)文

SENT報(bào)文（圖2）主要由5個(gè)部分組成，分別為同步段、狀態(tài)段、數(shù)據(jù)段、校驗(yàn)段和開放段，下面重點(diǎn)介紹同步段和數(shù)據(jù)段。

圖2 SENT報(bào)文

2.1 同步段

SENT協(xié)議規(guī)定，同步段（圖3）由56個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍（tick）組成。通過同步段的時(shí)間即可計(jì)算出tick的時(shí)間，其范圍為3 μs~90 μs。例如同步段的時(shí)間為168 μs，則tick的時(shí)間為168 μs÷56=3 μs。計(jì)算tick的時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)計(jì)算有著重要意義。

圖3 同步段的時(shí)間

2.2 數(shù)據(jù)段

數(shù)據(jù)段（圖4）由6個(gè)單邊半字節(jié)脈沖信號(hào)組成，共24 bit，可以發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)。以發(fā)送節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)為例，前3個(gè)單邊半字節(jié)脈沖信號(hào)負(fù)責(zé)發(fā)送節(jié)氣門電位計(jì)1的信號(hào)，后3個(gè)單邊半字節(jié)脈沖信號(hào)負(fù)責(zé)發(fā)送節(jié)氣門電位計(jì)2的信號(hào)。

圖4 數(shù)據(jù)段的組成

SENT協(xié)議規(guī)定，用單邊半字節(jié)脈沖信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)短來解析其代表的數(shù)據(jù)，具體解析步驟如下。

（1）通過同步段的時(shí)間計(jì)算出tick的時(shí)間。

（2）用單邊半字節(jié)脈沖信號(hào)的時(shí)間除以tick的時(shí)間，得到對(duì)應(yīng)tick的數(shù)量。假設(shè)根據(jù)同步段計(jì)算出tick的時(shí)間為3 μs，則1個(gè)持續(xù)時(shí)間為81 μs的單邊半字節(jié)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)的tick數(shù)為81 μs÷3 μs =27（圖5）。

圖5 單邊半字節(jié)脈沖信號(hào)tick數(shù)的計(jì)算

（3）用得到的tick數(shù)減去12，最終得到1個(gè)十進(jìn)制數(shù)。若tick數(shù)為27，則其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為27-12=15。

（4）將得到的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為4 bit的二進(jìn)制數(shù)（即半字節(jié)）。如將十進(jìn)制數(shù)15轉(zhuǎn)換為半字節(jié)，為1111。由于半字節(jié)范圍為0000~1111，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)范圍為0~15，所以一個(gè)單邊半字節(jié)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)的tick數(shù)范圍為12~27。

如圖6所示，同步段為56個(gè)tick，狀態(tài)段為1個(gè)半字節(jié)，有12個(gè)tick，對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)為12-12=0，對(duì)應(yīng)半字節(jié)為0000。數(shù)據(jù)段1由3個(gè)半字節(jié)組成，共12 bit；第1個(gè)半字節(jié)有27個(gè)tick，對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)為27-12=15，對(duì)應(yīng)半字節(jié)為1111；第2個(gè)半字節(jié)有17個(gè)tick，對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)為17-12=5，對(duì)應(yīng)半字節(jié)為0101；第3個(gè)半字節(jié)有22個(gè)tick，對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)為22-12=10，對(duì)應(yīng)半字節(jié)為1010。所以，數(shù)據(jù)段1對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)代碼為1111 0101 1010，同理可知數(shù)據(jù)段2對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)代碼為0010 1000 0000。

圖6 SENT報(bào)文對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算

同步段的時(shí)間固定為56 tick，不會(huì)發(fā)生變化，而同步段、數(shù)據(jù)段及校驗(yàn)段的時(shí)間是隨著數(shù)據(jù)變化而發(fā)生變化的。

3 SENT信號(hào)波形的譯碼方法

使用pico示波器可以捕捉SENT信號(hào)波形，并能對(duì)其進(jìn)行譯碼。在pico波形分析軟件上依次選擇“工具→串行譯碼→創(chuàng)建→SENT Fast”（圖7），然后設(shè)置通道號(hào)、閾值、tick時(shí)間及傳感器類型等（圖8），設(shè)置完成后點(diǎn)擊“確定”即完成快速通道（SENT Fast）的譯碼（圖9）。再按照上述方法完成慢速通道（SENT Slow）的譯碼，與快速通道的譯碼對(duì)比（圖10）可知，快速通道是每一幀傳輸一個(gè)完整的信號(hào)，慢速通道需要用多個(gè)幀來傳輸一個(gè)完整的信號(hào)。

圖7 創(chuàng)建“SENT fast”譯碼（截屏）

圖8 設(shè)置“SENT fast”譯碼參數(shù)（截屏）

圖9 快速通道的譯碼（截屏）

圖10 快速通道和慢速通道的譯碼對(duì)比（截屏）