BridgeSwitch故障状态通信接口

BridgeSwitch故障状态通信接口 简介 本应用指南介绍BridgeSwitch™故障状态通信接口特性的软件实现指南。 下面将分别讲解BridgeSwitch状态通信接口、捕获并处理所接收的状态更 新的状态调节器、参考代码及其数据结构、通过UART端子显示状态更新 的软件演示、以及在逆变板中的示例故障保护实现。 BridgeSwitch故障状态通信接口 BridgeSwitch器件可以就状态更新进行通信，包括通过其开漏故障输出将 内部及系统级故障传递至系统微控制器(MCU)。它采用7位字模式加一个 奇校验位来报告状态更新。 下面将详细介绍故障总线的规格规范。 硬件配置 为了将所有检测到的状态更新传递至系统微控制器，所有故障引脚必须连 接到已拉升到系统供电电压的单线总线。图1所示为单线总线配置中三个 BridgeSwitch器件与系统微控制器的典型接口。 故障状态通信总线规范 状态编码 7位字加一个奇校验位可对故障信息进行编码。表2汇总了可能传递给系 统微控制器的各种状态更新的编码。状态字包括五个含状态变化信息的 块，这五个块组合在一起并且不可能同时发生。因此，这种编码可以同 时向系统微控制器报告多个状态更新，无需考虑故障优先级和故障报告 队列。 最后一行（7位字“000 00 0 0”）编码为“器件就绪”状态，用来向系 统传递上电序列成功信息。当某个故障清除后，向系统微控制器传递此 编码，表示已无故障存在。故障总线通信可基于下面其中一个原因触发： • 成功上电后任务模式通信已就绪。 • 故障状态寄存器更新通信由其中一个器件触发。 • 当前状态通信跟随着系统微控制器查询。 每次传送完成后，器件将会闲置一定的时间t IDLE（典型值2 × tSS = 160 μs）， 然后再开始新的通信。这样可使总线上的其他器件传递可能发生的状态变化 或者对系统微控制器提出的状态查询做出响应。 器件传递每个检测到的状态更新的次数只有一次。它还会向系统微控制 器报告所有系统级故障的状态变化。这些变化包括直流总线欠压及过压 情况以及外部温度监测故障。此外，它还会报告器件内部故障的所有状 态变化，但下管功率FREDFET热关断除外。 BridgeSwitch器件还可以在进入任务模式后，根据系统微控制器所发送 的可能命令来监测故障总线。该指令可能是微控制器通过在tSYSID（典型 值160 μs）内拉低总线所产生的状态更新查询（参见图2中的步骤15） 。该命令也可能是复位器件状态寄存器（包括过温关断锁存），并通过 在tLARES（2 x tSYSID = 典型值320 μs）内拉低故障总线进入上电序列模式 （参见图2中步骤17）。在微控制器发送锁存复位命令后会建议应用上 电序列。表4汇总了可用的系统微控制器命令。 软件实现 这一部分介绍状态调节器的实现方法，该状态调节器可以根据上一部分 所述的状态通信规范捕获并处理来自每个BridgeSwitch器件的状态更新。 下文中的示例采用基于中断的实现方法。用户必须根据自己特定的应用 要求（例如，电机控制算法或微控制器类型）决定中断优先级。 系统微控制器外设 为了演示故障总线通信接口的实现方法，我们使用Cypress PSoC Creator IDE 4.1版开发了参考代码，并基于Cypress PSoC 4 MCU（CY8CKIT-042 PSoC Pioneer Kit）进行了测试。MCU板提供了一个板载编程器和调试 器，通过USB连接器接口与PC进行通信。我们通过在UART控制台上打印 接收到的状态更新来演示状态调节器的工作方式，具体请参见“故障检 测示例”部分。 故障状态通信总线连接到一个处于开漏驱动模式的双向微控制器引脚。 该引脚与可同时捕获信号上升沿和下降沿的定时器相连。故障信号的处 理基于中断方法，并且采用两个16位定时器/计数器块Bit_counter_timer 和ID_counter_timer以及一个12 MHz时钟。Bit_counter_timer可捕获来 自上升-下降沿的信号，而ID_counter_timer可捕获来自下降-上升沿的信 号。这两个定时器将在已分别收到故障信号的下降沿和上升沿后捕获计 数值并生成中断。故障状态调节器例程会处理每个接收到的中断。 软件说明 软件实现开始时先将fault_bus_state变量初始化为闲置状态(STEADY_ STATE)。fault_bus_state变量可在收到中断后捕获故障信号的状态。初 始化函数init_fault_bus_interrupt()可初始化定时器/计数器的捕获端 口，并启用上升沿和下降沿的捕获中断。只要触发中断服务例程(ISR)， 就会调用fault_detect()函数。该函数是可捕获和处理接收到的故障的故 障状态调节器例程。主要软件流程的高级视图如图5所示。 故障状态调节器例程基本上处理ISR事件，并在故障处理过程中根据当 前状态更新fault_bus_state变量。故障调节器的状态包括STEADY_ STATE、ID_DET、ARBITRATION、T_LO和BIT_DETECT。故障状态调 节器的详细软件流程图如图6所示。只要接收到无奇校验错误的完整故 障状态数据包，它就会调用故障处理函数fault_process()，如果fault_ bus_state复位到STEADY_STATE，则会进行重新同步。 故障处理函数可解码接收到的故障状态更新并调用所需的操作。例如， 在接收到过流故障后关断逆变器，或者在接收到热警告状态更新后减小 逆变器的输出功率。故障状态存储在fault变量中，该变量会在每次接收 到新的状态更新时进行相应更新。用户应该提供必要的操作，或者应该 根据接收到的故障状态和应用要求决定微控制器应当采取何种操作。表 5列出了系统微控制器在接收到状态更新后可以采取的典型操作。fault_ process()函数软件流程图如图7所示。