目前，大多數感測器系統是基于一種架構，即從感測器直到系統的主要電子控制單元(ECU)都是類比訊號鏈。在極為嘈雜的汽車環境中，要保持這些系統的訊號完整性是一個挑戰。

一種解決方案是采用簡單的專用技術(例如脈沖寬度調變(PWM)或可變脈沖寬度)，在不同的實體層上以數位方式傳送訊號。但這些方法存在幾個缺點。一般而言，每個訊號都需要一根單獨的線路，而且資訊通常是從感測器單向輸出到主要的ECU。因此不可能利用這種感測器子系統進行雙向通訊和診斷。

另一種方案是利用CAN匯流排將訊號傳回到主要ECU。不過，這種方法通常需要一個微控制器和支援電路，因而會增加相當可觀的成本。

LIN協議的新型汽車感測器系統" height="281" src="http://files.chinaaet.com/images/20110526/112fa650-b52f-4e96-9922-829fe850be2e.jpg" width="400" />

圖1：基于LIN的感測器系統架構

目前有兩種技術趨勢推動汽車感測器系統的發展：區域互連網路(LIN)協議和混合訊號半導體制程技術的進步。

盡管LIN最初瞄準的是車身電子組件，但它已被創造性地應用于新的方面，例如感測器介面。 LIN所具備的幾種特性使其適于作為感測器子系統的實體層和協議。這是一種低成本、雙向的單線實體層實現方法，減少了對訊號線及其線束的需求。如果模組中含有一個以上的感測器就更能突顯這種方法的優勢，而且所有的輸出都能透過多工在單一LIN匯流排上實現。

基于LIN的感測器系統架構

LIN協議基于主從架構，在這種架構中，所有的匯流排通訊都由主節點控制和調度。這種特性為訊號傳輸提供了保證的延遲時間，使系統具有可預測性，這對大多數感測器訊號來說是絕對必需的。 LIN匯流排架構可擴展到16節點，而且不需要仲裁機制，因為所有的匯流排通訊都由主節點調度。

從節點是自同步的，并可利用晶片上RC振蕩器代替晶振或陶瓷諧振器，因而在系統級上大幅降低成本。該協議十分簡單且已標準化，適用于異步串列介面(UART/SCI)。此外，矽實現的成本相當低，甚至采用通常用于感測器訊號介面IC的混合訊號制程也是這樣。透過標準化，基于LIN的感測器子系統能降低成本、提高可靠性。

混合訊號半導體制程的不斷發展使整合化程度越來越高，尤其是在數位整合度和類比精密度方面。目前有幾種制程適用于汽車感測器應用，如線性BiCMOS、高壓CMOS和絕緣層矽(SOI)。每一種制程都有其優點和缺點，要根據感測器類型和應用需求來進行選擇。

這些制程允許用單晶片SoC實現整個感測器系統的電子組件，包括電源、高電壓作業、數位電路、記憶體、時脈源和高精密度類比電路。

圖2：目前的感測器系統架構

混合訊號介面IC

德州儀器的部份定制混合訊號ASIC感測器介面IC采用了混合訊號半導體制程及LIN通訊匯流排。這種單晶片感測器介面IC 幾乎整合了需要連接到感測器、汽車電子網路和LIN匯流排的每一個元件。這些元件中的典型組件包括用于匹配感測器和系統需求的汽車電壓調節器、用于直接連接感測器輸出的類比濾波前端、一個類比數位轉換器、數位濾波和控制、一個LIN協議控制器以及LIN實體層。

透過改變感測器系統的架構，即利用LIN作為訊號和通訊介面，并基于混合訊號IC來實現它，我們可以在系統級獲得若干優勢。 LIN允許在單線上進行雙向通訊，因此主節點能夠請求感測器提供診斷資訊，或者在需要時感測器能提供系統故障資訊。

LIN協議和實體層是LIN聯盟針對汽車應用而設計開放式規格。最近，美國汽車工程師協會根據J2602規格為LIN應用增添了一些很好的實例，去除了專用介面及協議，因而可實現感測器再使用，并能使它們基于已知的、可靠且強韌的通訊系統。

即使模組中含多個感測器，也有可能制作只有三根線(電池、接地和LIN)的感測器模組。減少線和線束可以減少感測器的封裝尺寸，最佳化感測器的布局，并降低布線感應度。

使用先進的混合訊號制程技術實現感測器介面IC，可以從幾方面降低系統成本：更少的元件；更少的庫存；更小、更簡單的PCB設計；更小的感測器外形尺寸以及更高的可靠性。而且，由于使用晶片上RC振蕩器，就可省去作為時脈源的晶振或諧振器。

目前取得的這些進展只是在提高汽車感測器系統的智慧和性能方面邁出了幾小步。下一代混合訊號制程(例如LBC5和LBC7) 能將更多的智慧和功能整合在感測器子系統中。我們甚至可以設想，下一代感測器介面IC將包括能為感測器子系統提供程式功能，并增加靈活性的小型整合微處理器。