简析SENT协议及SENT信号波形的译码方法

2021-08-12戈华飞

汽车维护与修理 2021年3期

关键词：字节脉冲传输

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SENT（Single Edge Nibble Transmission）协议（SAE J2716）是一种传感器与电子控制单元（ECU）之间的信号传输标准，主要具有以下基本特点。

（1）它是一种数字信号传输协议，具有更高的传输精度和速度。

（2）单线传输数据，1根信号线可传输多个数据，能够减少传感器信号线数量，降低成本。采用SENT协议的传感器只有3根导线，分别为1根5 V电源线、1根搭铁线和1根SENT数据线。

（3）单向传输数据，数据只能从传感器到ECU，传输是连续的，不需要请求命令。

（4）传感器数据的传输通过2个相邻周期的下降沿之间的脉冲（即单边半字节）来实现。

（5）数据传输分为快速通道和慢速通道，重要的信号（压力、温度等）用快速通道传输，非关键的信号（如传感器型号、诊断信息等）用慢速通道传输。

1 什么是单边半字节脉冲信号？

位（bit）表示二进制位，只有0和1两种状态。bit为计算机内部数据储存的最小单位，比如00000011就是一个8 bit的二进制数。字节（Byte）为计算机数据处理的基本单位，1个字节由8个二进制位构成，即1 Byte=8 bit。所以，将一个4 bit的二进制数称为半字节，其范围为0000~1111。

图1为1个单边半字节脉冲信号，它主要由1个下降沿、1段低电平、1个上升沿和1段高电平组成。“单边”就是指这个下降沿，“半字节”是指这段脉冲信号代表着1个半字节信号，比如对应0011，具体的对应关系下文有介绍。

图1 单边半字节脉冲信号

2 SENT报文

SENT报文（图2）主要由5个部分组成，分别为同步段、状态段、数据段、校验段和开放段，下面重点介绍同步段和数据段。

图2 SENT报文

2.1 同步段

SENT协议规定，同步段（图3）由56个时钟节拍（tick）组成。通过同步段的时间即可计算出tick的时间，其范围为3 μs~90 μs。例如同步段的时间为168 μs，则tick的时间为168 μs÷56=3 μs。计算tick的时间对数据段的数据计算有着重要意义。

图3 同步段的时间

2.2 数据段

数据段（图4）由6个单边半字节脉冲信号组成，共24 bit，可以发送多个数据信号。以发送节气门位置传感器信号为例，前3个单边半字节脉冲信号负责发送节气门电位计1的信号，后3个单边半字节脉冲信号负责发送节气门电位计2的信号。

图4 数据段的组成

SENT协议规定，用单边半字节脉冲信号的时间长短来解析其代表的数据，具体解析步骤如下。

（1）通过同步段的时间计算出tick的时间。

（2）用单边半字节脉冲信号的时间除以tick的时间，得到对应tick的数量。假设根据同步段计算出tick的时间为3 μs，则1个持续时间为81 μs的单边半字节脉冲信号对应的tick数为81 μs÷3 μs =27（图5）。

图5 单边半字节脉冲信号tick数的计算

（3）用得到的tick数减去12，最终得到1个十进制数。若tick数为27，则其对应的十进制数为27-12=15。

（4）将得到的十进制数转换为4 bit的二进制数（即半字节）。如将十进制数15转换为半字节，为1111。由于半字节范围为0000~1111，对应的十进制数范围为0~15，所以一个单边半字节脉冲信号对应的tick数范围为12~27。

如图6所示，同步段为56个tick，状态段为1个半字节，有12个tick，对应十进制数为12-12=0，对应半字节为0000。数据段1由3个半字节组成，共12 bit；第1个半字节有27个tick，对应十进制数为27-12=15，对应半字节为1111；第2个半字节有17个tick，对应十进制数为17-12=5，对应半字节为0101；第3个半字节有22个tick，对应十进制数为22-12=10，对应半字节为1010。所以，数据段1对应的数据代码为1111 0101 1010，同理可知数据段2对应的数据代码为0010 1000 0000。

图6 SENT报文对应的数据计算

同步段的时间固定为56 tick，不会发生变化，而同步段、数据段及校验段的时间是随着数据变化而发生变化的。

3 SENT信号波形的译码方法

使用pico示波器可以捕捉SENT信号波形，并能对其进行译码。在pico波形分析软件上依次选择“工具→串行译码→创建→SENT Fast”（图7），然后设置通道号、阈值、tick时间及传感器类型等（图8），设置完成后点击“确定”即完成快速通道（SENT Fast）的译码（图9）。再按照上述方法完成慢速通道（SENT Slow）的译码，与快速通道的译码对比（图10）可知，快速通道是每一帧传输一个完整的信号，慢速通道需要用多个帧来传输一个完整的信号。