UJA1169A評估板：助力CAN系統(tǒng)開發(fā)的利器

在當今的電子系統(tǒng)設計中，CAN（Controller Area Network）總線因其高可靠性和實時性，被廣泛應用于汽車、工業(yè)自動化等領域。NXP的UJA1169A評估板為工程師們提供了一個便捷的平臺，用于評估和開發(fā)基于UJA1169A產品系列的CAN系統(tǒng)。今天，我們就來深入了解一下這款評估板。

文件下載：NXP Semiconductors UJA1169AF3-EVB評估板.pdf

一、評估板概述

UJA1169A評估板主要面向參與UJA1169A產品系列評估、設計、實施和驗證的工程師。它旨在方便在各種微控制器IO接口環(huán)境中測試和評估UJA1169A的產品特性。評估板家族包含三款變體板，分別是UJA1169AF - EVB、UJA1169AXF - EVB和UJA1169AF3 - EVB，通過它們可以評估整個UJA1169A產品家族，而不僅僅是板載設備。

1.1 評估板與設備概述

二、評估板詳細介紹

2.1 外觀與尺寸

UJA1169AXF - EVB板尺寸為58.5 mm × 81.1 mm，除非另有說明，本部分信息適用于所有UJA1169A評估板。評估板僅包含支持UJA1169A基本功能所需的組件，包括用于反向極性保護的電池電源電路、BAT、V1、V2/VEXT和LIMP信號的狀態(tài)LED、用于熱管理的外部PNP晶體管、本地喚醒和CAN總線終端等。此外，評估板還提供了多個間距為2.54 mm的排針，用于連接MCU接口和應用信號，底部的排針與Arduino Uno引腳排列順序兼容，可直接連接到各種NXP MCU評估板。

2.2 電氣連接

2.2.1 接地連接

所有接地引腳都連接到接地平面，具體連接點包括J2 - 02、J3 - 07/12、J4 - 13、J5 - 11/13、J6 - 02/03、J9 - 02。

2.2.2 電源供應連接

• 電池連接：外部電源必須連接到電源插孔J6或2針排針J2，兩個供電電路都通過極性保護肖特基二極管D1進行路由，以阻止反向電流。解耦電容C1和C2用于穩(wěn)定輸入電壓并去除電池連接上的噪聲。連接12V電源后，綠色LED D2會亮起。默認情況下，UJA1169Ax - EVB評估板的電池電源通過Arduino連接器上的VIN引腳路由到MCU板，可通過移除跳線J8來禁用此功能。
• V1/PNP連接：V1電源電壓由內部5V或3.3V穩(wěn)壓器生成，具體取決于UJA1169A的變體，用于為外部微控制器供電并確定IO參考電平。V1輸出電壓可在連接器J3的引腳8處獲取，解耦電容C8用于穩(wěn)定輸出電壓并去除噪聲。LED D5通過電阻R9連接，指示V1的狀態(tài)。跳線J7可用于在需要時將V1連接到J5 - 03作為MCU IO參考電壓。PNP引腳可在連接器J9處獲取。UJA1169A內部的V1電壓穩(wěn)壓器在無需外部PNP晶體管的情況下可提供高達250 mA的電流，但如果需要滿足關鍵熱要求，可連接一個或多個外部PNP晶體管來分擔V1負載電流和熱耗散。
  • UJA1169A帶一個PNP：默認情況下，所有UJA1169Ax - EVB板都配備了一個板載PNP晶體管。分流電阻R13用于限制外部PNP晶體管的電流并保護其免受V1短路到地的影響。上拉電阻R15用于上拉PNP基極電壓，確保PNP關閉。濾波電容C9用于保護V1免受電池線上射頻注入時的過電壓影響。
  • UJA1169A不帶外部PNP：在熱考慮不關鍵的應用中，UJA1169Ax - EVB可以僅使用V1穩(wěn)壓器運行，此時需要移除電阻R4和R10。
  • UJA1169Ax - EVB帶多個外部PNP：如果熱耗散過高，需要在多個組件上分布熱耗散，可通過排針J9連接多個PNP晶體管，每個PNP需要一個發(fā)射極電阻來平衡設備之間的電流。
• V2/VEXT連接：UJA1169A設備包含第二個片上5V穩(wěn)壓器，不同變體的該穩(wěn)壓器用途不同。V2和VEXT都可提供高達100 mA的電流，解耦電容C10連接在引腳和地之間。LED D6在V2/VEXT輸出激活時亮起，V2（UJA1169AF - EVB和UJA1169AF3 - EVB）或VEXT（UJA1169AXF - EVB）輸出電壓可在連接器J3的引腳10處獲取。

2.3 CAN通信電路

UJA1169Ax - EVB評估板包含典型的CAN通信電路，CANH和CANL總線信號通過連接器J1輸出。評估板配備了終端電阻R2和R3，可作為CAN網絡中的終端節(jié)點使用。如果CAN網絡兩端已經進行了終端匹配，建議移除R2和R3或用更高阻值的電阻替換，以確保總線上的阻抗符合CAN總線負載規(guī)范，通常為60 Ω。

2.4 喚醒選項

所有UJA1169A變體都支持睡眠模式，用于對能量敏感的應用。進入睡眠模式后，設備將保持低功耗狀態(tài)，直到收到喚醒請求。喚醒事件可以通過CAN總線上的標準模式或專用喚醒幀遠程觸發(fā)，也可以通過WAKE引腳本地觸發(fā)。評估板的WAKE引腳默認通過10 kΩ電阻R6和R7上拉為高電平，按下開關SW1時，WAKE引腳被拉低。要測試本地喚醒功能，需要先通過UJA1169A寄存器映射啟用本地喚醒。UJA1169A上的穩(wěn)壓器V1用于為MCU供電，在睡眠模式下V1關閉，檢測到喚醒事件時自動開啟。

2.5 LIMP輸出

LIMP引腳可在頂部連接器J3處獲取，它針對需要“跛行回家”功能的應用，在嚴重ECU故障時發(fā)揮作用。LIMP是一個開漏低側輸出，可以偏置到特定應用的電壓電平，例如在評估設置中通過上拉電阻連接到BAT。紅色LED D4與電阻R5串聯(lián)，當LIMP被觸發(fā)時亮起。

2.6 MCU接口

數字接口引腳位于頂部連接器J3和底部連接器J4上，其中TXD和RXD用于與MCU進行CAN數據通信，其余四個引腳用于與MCU進行SPI通信。雙向復位信號（連接到UJA1169A上的RSTN引腳）也可在J3和J5上獲取。

2.7 復位連接

復位連接是SBC上的RSTN引腳和MCU之間的雙向信號，用于啟動系統(tǒng)復位。評估板上的RSTN和V1之間連接了一個10 kΩ上拉電阻，RSTN上的低電平觸發(fā)復位事件。

三、連接到CAN網絡

在使用12V電源為系統(tǒng)上電之前，需要滿足以下條件：

1. 將ECU中的所有板連接到公共接地。
2. 將SPI引腳連接到MCU的SPI主設備：SDO（J3 - 03，J4 - 09）連接到MISO，SDI（J3 - 04，J4 - 07）連接到MOSI，SCK（J3 - 05，J4 - 11）連接到SCK，SCSN（J3 - 06，J4 - 05）連接到CS。
3. 將TXD/RXD（J3 - 01/J3 - 02，J4 - 18/J4 - 20）引腳連接到MCU的CAN控制器TXD/RXD引腳。
4. 將RSTN（J3 - 09/J5 - 05）連接到MCU的CAN控制器復位引腳。
5. 將CANH和CANL（J1 - 01/J1 - 02）連接到CAN總線雙絞線電纜。
6. 將V1（J3 - 08，J5 - 03）連接到MCU供電單元。
7. 對于UJA1169AXF - EVB，可將VEXT（J3 - 10）連接到需要5V電源的外圍負載（可選）。

完成上述步驟后，可使用外部電池電源為ECU/EVB上電。UJA1169A在啟動時，如果MTP未配置，則進入強制正常模式；如果MTP已配置，則進入待機模式，等待通過SPI接口從MCU接收命令。

四、原理圖與物料清單

文檔中提供了UJA1169AXF - EVB的原理圖，同時還列出了三款評估板的物料清單。需要注意的是，NXP不承擔外部制造商組件的責任，客戶有責任驗證其應用，對于關鍵組件，建議使用指定的制造商產品。

五、FlexGUI：通過USB進行交互式寄存器控制

5.1 FlexGUI軟件包概述

UJA1169A評估板的FlexGUI軟件包可從www.nxp.com下載，包括flexGUI PC安裝程序和所有支持的微控制器板的FlexGUI固件。

5.2 使用S32K144EVB作為USB接口的準備工作

5.2.1 FlexGUI固件安裝

在連接UJA1169Ax - EVB之前，需要將FlexGUI固件加載到S32K144EVB中。具體步驟如下：

1. 確認跳線處于固件編程的正確位置。
2. 使用USB電纜將板連接到PC。
3. 等待PC識別新驅動器“EVB - S32K144”。
4. 將固件文件復制到該驅動器。

5.2.2 硬件設置

FlexGUI運行時，SBC中的看門狗必須關閉。編程MTPNV內存后會生成系統(tǒng)復位，之后需要重新建立FlexGUI與板的連接。安裝FlexGUI固件后，需要按照特定方式設置板上的跳線，然后將UJA1169Ax - EVB插入微控制器板。12V電源必須連接到UJA1169AEVB的排針J2或插孔J6，SBC的3.3V或5V輸出通過跳線J7路由到微控制器板，SPI信號通過排針J4及其對應排針J2直接在SBC和主MCU之間路由，SBC上的RSTN信號連接到主MCU的復位輸入，USB MCU通過USB接口供電，主MCU和USB MCU之間的信號通過電平轉換器傳遞。

5.3 在PC上安裝FlexGUI

雙擊文件NXP_UJA1169Ax_GUI - 1.0.0.msi開始安裝。

5.4 使用FlexGUI

5.4.1 啟動FlexGUI應用程序

可通過Windows開始菜單或桌面上的快捷符號啟動FlexGUI。啟動時，FlexGUI啟動窗口會顯示該安裝所涵蓋的評估板列表，選擇適當的板并點擊OK，加載配置時會顯示臨時彈出窗口，加載完成后顯示FlexGUI啟動窗口，窗口左下角的紅色文本表示應用程序尚未與板建立邏輯連接。

5.4.2 建立FlexGUI與硬件的連接

首先為UJA1169Ax - EVB提供電池電源，然后使用USB電纜將微控制器板連接到PC。連接建立后，可通過USB鏈路啟動通信會話：點擊Search按鈕檢測所有可用的串行連接，識別并選擇板的COM端口，通常是列表中的最后一項，點擊Start啟用連接。窗口左下角的文本變?yōu)榫G色表示會話已成功啟動。如果FlexGUI在連接嘗試期間關閉，可能是由于用戶緩存中存在過時的jssc庫沖突，可通過刪除該庫解決問題。

5.4.3 SPI速度選擇

可在FlexGUI窗口的左下角指定SPI速度（頻率）。

5.4.4 交互式控制微控制器板上的RGB LED

在FlexGUI窗口中選擇Pins選項卡，可訪問用于控制微控制器板上RGB LED紅、綠、藍顏色分量的選擇框，“Low”值選擇一個分量，“High”值關閉該分量。

5.4.5 寄存器映射

FlexGUI窗口打開時，默認選擇“Script editor”選項卡，點擊右側選項卡可顯示所選板的寄存器映射。寄存器分為多個組，可在左列選擇寄存器組，選擇Tree View選項時可選擇單個寄存器。所選寄存器或寄存器組的內容顯示在主窗口中，寄存器數據可在頂部行編輯，用于寫入寄存器。選擇Use Register Init Value選項時，編輯器在啟動和復位時使用默認值初始化，否則所有位在啟動和復位時為0。實際寄存器內容顯示在底部行，寄存器數據以三種格式顯示：整個寄存器的單個十六進制值、文本格式（點擊問號符號）、每個寄存器位的彩色編碼按鈕（紅色表示0，綠色表示1）。如果位按鈕無法在一行顯示，可取消選擇Uniform Buttons復選框。如果一組中的寄存器數量超過屏幕顯示范圍，寄存器會分布在多個頁面上，可在主窗口底部選擇活動頁面，還可通過Registers Per Page控制字段選擇每頁顯示的最大寄存器數量?？墒褂肦和W按鈕觸發(fā)單個寄存器的讀寫操作，使用復選框選擇多個寄存器，相關按鈕可用于多寄存器操作，如讀寫、復制數據、重置等。

5.4.6 使用腳本編輯器

選擇“Script editor”選項卡可打開用于創(chuàng)建、執(zhí)行、加載和保存命令序列（腳本）的工具，腳本可用于對寄存器進行讀寫操作，也可包含RGB LED設置。UJA1169Ax - EVB可用的命令包括SET_REG、GET_REG、SET_DPIN、PAUSE和comment等，參數需要用冒號分隔。腳本完成后可保存到文件或執(zhí)行，執(zhí)行腳本時選擇無窮選項（∞），腳本將連續(xù)循環(huán)運行，運行時?按鈕變?yōu)?，點擊?可停止執(zhí)行。需要注意的是，腳本包含PAUSE命令時不應使用無窮選項，否則可能需要借助Windows任務管理器中止FlexGUI應用程序。

5.4.7 記錄讀寫操作

每次執(zhí)行的讀寫訪問都會記錄在FlexGUI窗口的左上角，記錄的數據可隨時保存到日志文件。提供了多個日志級別過濾選項，選擇“FINEST”時，每次SPI傳輸都會顯示信號SDI（“out”）和SDO（“in”）的所有位。

5.4.8 SBC在睡眠模式下的使用限制

成功執(zhí)行睡眠模式命令后，SBC會關閉為微控制器供電的V1輸出，導致GUI與SBC之間的連接在短時間后丟失。測試睡眠模式命令或執(zhí)行包含睡眠模式命令的腳本時需要考慮這一點。SBC進入睡眠模式后，需要通過啟用的喚醒源（CAN和/或WAKE引腳）喚醒SBC，然后GUI重新連接到板。

六、總結

UJA1169A評估板為工程師提供了一個全面的平臺，用于評估和開發(fā)基于UJA1169A產品系列的CAN系統(tǒng)。通過詳細的電氣連接設計、靈活的電源管理、豐富的功能特性以及強大的FlexGUI工具，工程師可以更方便地進行產品測試和驗證。在實際應用中，工程師需要根據具體需求合理配置評估板，并注意各個環(huán)節(jié)的操作細節(jié)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同時，對于睡眠模式等特殊功能的使用，需要充分考慮其對系統(tǒng)連接的影響，采取相應的措施進行處理。大家在使用過程中有沒有遇到過一些獨特的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。