- 围绕 Level-1 芯片表(
P02-sense.md §7)设计 Sense 8+8 板卡:分模式模拟前端(AFE)、数字输入串行化器接线、传感器供电、继电器/蜂鸣器驱动、电源树与休眠电流核算、S32K118 引脚预算、连接器引脚定义、固件架构(采样、报警引擎、DI 上的 AC 规则)、校准、EOL 测试与 BOM 结构。
- 保留在 Level-1 中的内容:通道数、额定值、精度目标、FR-01…FR-24、成本与层级、验证阶段、
P02-sense.md §15 的十一项待决事项。凡本附录为 Level-1 留空的项目选定数值之处,均标记 (t) 并列入 §11。
- 工程路径:在共享的 S32K 固件平台(product-plan.md §1 固件/OTA)上从零设计板卡;Sense 没有可用的厂商基础板。N2K 配置档是同一板卡上的固件配置档(
P02-sense.md §2)。此处暴露的芯片层面后果:S32K118 只有一路 FlexCAN(NXP S32K1xx DS,特性表),因此 Level-1 框图中的第二片 TJA1463 需要一片 SPI CAN 控制器(§5.6)——预留封装、默认不贴装(§11)。
PWR 2-pole ──┬─[SM8S36A]─[TPS2660 #1: eFuse, reverse, OVP 36 V (t)]── VIN_P (8–32 V)
YBO-CAN V+ ──┘ (diode-OR (t)) │
├─ LMR36503-Q1 → 3V3 (MCU, ADS131M08, TJA1463 VIO, shift regs); MAX22190 VDD24 (EN) from VIN_P
└─ LMR36506-Q1 → 12V_RAIL (t) ─┬─ TPS2660 #2 (ILIM 0.2 A, IMON) → 12V_SENS (connector)
├─ TPS7B81-Q1 #1 (EN) → 5V_SENS (connector, 150 mA)
├─ TPS7B81-Q1 #2 (EN) → 5V_AFE (excitation, buffers)
└─ relay coil / buzzer / LED common (TPL7407LA COM)
AI1..8 ─[SMCJ33CA]─[Rs 47 Ω]─ node ─┬─ excitation: TLV9004 + PMOS + Rset (5 mA, EN via shift reg)
├─ burden: 100 Ω + dual NMOS (EN via shift reg)
└─ 100 k / 24.9 k attenuator ─ clamps ─ TLV9004 buffer ─ RC ─ ADS131M08 ─ LPSPI0 ─ MCU
DI1..8 ─[1.5 kΩ]─ MAX22190 (Type 1/3, wire-break) ─ LPSPI1 ─ MCU; pull-up 2.2 kΩ to WET per channel (shift reg)
MCU ─ FlexCAN0 ─ TJA1463 #1 ─ YBO-CAN; MCU ─ LPSPI1 ─ [MCP2518FD + TJA1463 #2, DNP] ─ N2K Micro-C
MCU ─ TPL7407LA ─ G5Q-1A4 relay (COM/NO), piezo buzzer, 2 LEDs; window watchdog ─ MCU RESET; ACK button ─ GPIO/wake
| 电源轨 |
来源/稳压器 |
负载 |
工作 (t) |
待机 (t) |
休眠 (t) |
备注 |
| VIN_P 8–32 V |
SM8S36A + TPS2660 #1,ILIM 1 A(R(ILIM) = 12 kΩ → 1.0 A ±5 %),IMON 典型 78.28 µA/A,工作 Iq 300 µA(TI TPS2660 DS) |
全部稳压器、MAX22190 VDD24 |
— |
— |
0.30 mA |
内部 OVP 在 31–34 V 触发(同一 DS),低于 32 V 包络 → 外部 OVP 分压将切断点设为 36 V (t)(OVPMAX 55 V) |
| 3V3 |
LMR36503-Q1,Iq 4 µA(P02-sense.md §7) |
S32K118 RUN 12 mA / VLPS 38 µA(外设使能,NXP DS 表 7);ADS131M08 HR 模式 7.2 mA、待机 1.5 µA(TI DS);TJA1463 VIO;移位寄存器 |
30 mA |
20 mA |
0.10 mA |
按 85 % 效率折算到 12 V 输入:9.7 mA / 6.5 mA / 0.03 mA |
| 12V_RAIL |
LMR36506-Q1,1–28 V 可调,0.6 A,Iq 4 µA(TI) |
5V_AFE、5V_SENS、12V_SENS、继电器、蜂鸣器、DI 润湿 |
49 mA(空载) |
10 mA |
关闭(EN 低) |
输入约低于 12.6 V 时该轨跟随 V+ 减去压差;压差行为在 EVT 核查 |
| 5V_AFE |
TPS7B81-Q1 #2,由 12V_RAIL 供电 |
8 路激励源全开时 40 mA;3× TLV9004 0.7 mA |
8.7 mA(激励 20 % 占空) |
0 |
关闭 |
与 5V_SENS 分离,使连接器短路不会破坏测量 |
| 5V_SENS |
TPS7B81-Q1 #1,由 12V_RAIL 供电,150 mA(P02-sense.md §5) |
外部传感器 |
用户 |
用户 |
关闭 |
最坏情况 P = 7 V × 0.15 A = 1.05 W,见 §6 |
| 12V_SENS |
TPS2660 #2,由 12V_RAIL 供电,R(ILIM) = 60 kΩ → 0.2 A (t)(按 DS 表格 120 kΩ → 0.1 A、12 kΩ → 1 A 插值) |
外部传感器、4–20 mA 环路、WET 引脚 |
用户 |
用户 |
关闭(关断 20 µA) |
IMON → MCU ADC 发布供电电流;FLT → 报警(FR-18) |
| MAX22190 VDD24;YBO-CAN |
VIN_P 经 PMOS EN;TJA1463 #1 VBAT 来自 VIN_P |
DI 串行化器 24 V 下典型 0.6 mA / 最大 1.2 mA(ADI MAX22190 DS);收发器待机最大 26 µA(P02-sense.md §5) |
1.2 mA;5 mA (t) |
1.2 mA;5 mA |
1.2 mA;0.03 mA |
MAX22190 在休眠中保持供电以支持 DI 边沿唤醒和 20 ms 断线检测;总线唤醒图样见 X01-ybo-can-protocol.md §9 |
12 V 下的休眠电流核算:0.30(eFuse)+ 0.03(3V3 链路)+ 1.20(MAX22190)+ 0.03(TJA1463)+ 0.02(看门狗、TVS 漏电、分压器)+ 0.10(60 s 定时采样:100 ms 内 60 mA)≈ 1.7 mA (t),对照 ≤5 mA 规则(FR-16);裕量约 3 mA。工作状态、传感器供电空载:9.7 + 49 × 12/12 ÷ 0.9 + 0.3 + 1.2 ≈ 42 mA (t)(12 V 下),对照 ≤60 mA(P02-sense.md §5)。维持时间:VIN_P 上 100 µF (t) 可渡过 ISO 7637-2 脉冲 1 和 2a;dVdT 引脚(24.6 V/V 增益)将浪涌限制在 ≤1 A、≤10 ms(P02-sense.md §5)。
| MCU 外设(S32K118 LQFP64,最多 58 个 I/O,1× FlexCAN FD,2× LPSPI,1× LPI2C,2× LPUART,13 通道 12 位 ADC(NXP DS)) |
用途 |
引脚数 |
| FlexCAN0 |
TJA1463 #1 TXD/RXD;STB_N、EN、INH 检测 |
5 |
| LPSPI0(ADC 侧最高 25 MHz,SCLK 周期 40 ns) |
ADS131M08 SCLK/DIN/DOUT/CS + DRDY + SYNC/RESET |
6 |
| LPSPI1(10 MHz,MAX22190 上限) |
共用 SCLK/MOSI/MISO;CS MAX22190;CS MCP2518FD(DNP);RCLK 3× 74HC595 类移位寄存器(24 条模式线) |
6 |
| GPIO 输入 + SWD |
MAX22190 FAULT、READY;MCP2518FD INT(DNP);TPS2660 FLT ×2;ACK 按钮(唤醒);TC2030 SWD 焊盘 |
9 |
| GPIO 输出 |
EN:12V_RAIL、12V_SENS(SHDN)、5V_SENS、5V_AFE、MAX22190 VDD24;TPL7407LA 继电器、LED ×2;看门狗 WDI;TJA1463 #2 STB_N/EN(DNP) |
11 |
| FTM PWM |
TPL7407LA 的蜂鸣器通道(喇叭模式) |
1 |
| ADC0 |
VIN_P、12V_RAIL、5V_SENS、5V_AFE、IMON #1、IMON #2、继电器 NO 检测、继电器 COM 检测(+ 内部温度通道) |
8 |
| 合计 |
|
58 中的 46 |
连接器引脚定义(连接器类型见 P02-sense.md §6;YBO-CAN 连接器类型见 product-plan.md §6 第 3 项):
| 连接器 |
引脚 |
功能 |
额定值 |
备注 |
| PWR(2 位) |
1、2 |
V+、GND |
8–32 V,外部 1 A 熔断 |
2.5 mm² |
| YBO-CAN |
1–5(6) |
V+、GND、CAN_H、CAN_L、SHIELD、(WAKE) |
V+ 9–32 V,与 PWR 二极管或接 (t) |
120 Ω 分离式终端,由内部 DIP 开关选择 (t),默认关闭 |
| N2K Micro-C |
1–5 |
NET-S、NET-C、NET-H、NET-L、屏蔽 |
LEN ≤2 (t) |
收发器 #2 由 NET-S 供电;除 N2K 配置档外均为 DNP |
| AI-A、AI-B(2× 8 位)(t) |
1–8 |
AI1 SIG、AI1 RTN … AI4 SIG、AI4 RTN(AI-B:AI5–AI8) |
32 V 持续,−32 V 反向 |
RTN = GND(FR-23) |
| SENS(4 位)(t) |
1–4 |
12V_SENS、5V_SENS、GND、GND |
0.2 A / 0.15 A 限流 |
二线制 4–20 mA 环路:12V_SENS → 变送器 → AI SIG |
| DI(10 位)(t) |
1–8、9、10 |
DI1…DI8、GND、WET |
±40 V 输入;WET = 12V_SENS |
触点接 WET(to_bat)或接 GND(to_gnd,启用上拉) |
| RLY(3 位)(t) |
1–3 |
COM、NO、GND |
10 A 30 V DC(G5Q-1A4) |
触点外部熔断;回读需要 COM 带电 |
每通道:SMCJ33CA 双向 TVS(33 V 待机电压,VBR 36.7–40.6 V,28.2 A 时钳位 53.3 V,1500 W 10/1000 µs,Littelfuse)→ Rs 47 Ω 0.1 % 25 ppm/°C (t) → 节点。节点 → 100 kΩ / 24.9 kΩ 0.1 % 衰减器 (t)(比值 0.1994,输入阻抗 125 kΩ ≥ P02-sense.md §5 要求的 100 kΩ)→ 至 3V3/GND 的肖特基钳位 → TLV9004 单位增益缓冲(增益 1 时 ADC 输入阻抗 330 kΩ,否则会加载分压器,TI DS)→ 1 kΩ / 4.7 nF RC → ADS131M08 AINxP(AINxN 接 AGND)。增益 1 时满量程 1.2 V,在每种模式下均对应节点 6.0 V;ADS131M08 REFIN 接受 1.1–1.3 V,由 REF3425 经 2:1 0.1 % 分压器 (t) 驱动,使 ADC 基准与激励基准为同一器件(比例式,§5.2)。过压:32 V 持续 → 钳位二极管流过 0.26 mA;ISO 7637-2 脉冲由 TVS 钳位在 ≤53.3 V,100 kΩ 支路将钳位电流限制在 0.5 mA。反向 −32 V:100 kΩ 支路 → −0.32 mA 流入下钳位;采样电阻和源路径阻断(§5.3、§5.2)。模式控制:每通道 3 条线(EXC_EN、BURDEN_EN、DI 侧未用)来自移位寄存器;无跳线(FR-01)。
- 源:5V_AFE 上的 TLV9004(1.8–5.5 V,±0.4 mV 失调,
P02-sense.md §7)通过 P-MOSFET 将 Rset = 100 Ω 0.1 % (t) 上的压降稳定在 0.5 V(REF3425 2.5 V ÷ 5,0.1 % 分压器);I = 5.0 mA (t)(P02-sense.md §5)。PMOS 漏极与节点之间的串联阻断二极管(100 V 肖特基类)阻止 PMOS 体二极管将 32 V 馈入 5V_AFE。顺从电压 ≈ 5 − 0.5 − 0.3 ≈ 4.2 V → 840 Ω (t)。激励为脉冲式:每 100 ms 周期导通 20 ms (t)(τ = 1 kΩ × 10 nF 电缆 = 10 µs)——平均 8 mA,传感器自热可忽略。
- 测量:V_node = I × (R_sender + Rs);固件减去 Rs。相对 ADC 基准的比值:V_node / V_REFIN = 2 × (R + Rs) × 0.5 V/Rset ÷ 2.5 V——REF3425 被抵消;残余项为 Rset、两个 0.1 % 分压器和衰减器。
- 开路/短路:节点 ≥ 4.0 V (t)(源处于顺从极限,R ≥ 800 Ω)→
open;因此任何 > 1 kΩ 的传感器都读为开路(FR-03)。R < 2 Ω (t) → short。当节点 < −0.1 V 持续 10 ms(反向)或 > 6 V(引脚上有外部电压)时固件关闭源并发布故障。
电阻模式精度预算,25 °C 两点 EOL 校准后,−25…+70 °C(45 K 偏移):
| 项目 |
数值 |
贡献 |
| Rset 100 Ω 0.1 %,25 ppm/°C (t);REFIN 与 0.5 V 分压器采用同类电阻 |
漂移;跟踪残差 |
读数的 0.11 % + 0.05 % |
| 衰减器 0.1 %,25 ppm/°C (t) |
漂移 |
0.11 % |
| ADS131M08 增益漂移(不含基准),5 ppm/°C(TI DS) |
45 K |
0.02 % |
| ADS131M08 失调,全局斩波 ±32 µV(同一 DS) |
÷ 0.1994 ÷ 5 mA |
0.03 Ω |
| TLV9004 缓冲失调 ±0.4 mV(已校准,漂移 (t));Rs 47 Ω 减法 25 ppm/°C |
÷ 0.1994 ÷ 5 mA;45 K |
0.1 Ω + 0.05 Ω |
| 合计 |
|
≈读数的 0.3 % + 0.2 Ω → 满足 ±1 Ω 或 ±1 %(P02-sense.md §5) |
- 0–5 V:源与采样电阻关闭;节点 = 引脚电压减去 Rs × 0.26 µA(可忽略);FS 6.0 V 提供至 6 V 的超量程检测。预算:衰减器 0.11 % + ADC 0.02 % + REF3425 6 ppm/°C × 45 K = 0.03 % → ≈0.16 % FS,对照 ±0.5 % FS。
- 4–20 mA:采样电阻 100 Ω 0.1 % (t),2512 脉冲额定,由共源(背靠背,60 V,各 Rds(on) ≤ 0.2 Ω,器件类别)双 N-MOSFET 切换到 GND:体二极管阻断 −32 V,Rds 增加 0.4 Ω(0.4 %,已校准;温度系数残差 0.09 %)。环路:12V_SENS → 二线制变送器 → SIG → Rs → 采样电阻;变送器可得 ≥ 12 − 2.9 V。断线 < 3.6 mA(采样电阻上 0.36 V),超量程 > 21 mA(2.1 V)(FR-04,
X02-config-schema.md §4.2 默认值)。采样电阻导通时引脚加 32 V = 320 mA:固件在 10 ms 内断开采样电阻(2512 内 0.1 J (t),EVT 核查),置 fault。预算:采样电阻 0.11 % + FET 0.09 % + 衰减器 0.11 % + ADC 0.02 % ≈ 读数的 0.33 %;±0.2 % FS 目标(P02-sense.md §5)需要 10 ppm/°C 薄膜采样电阻与衰减器 (t)(≈0.17 %)——见 §11。
- 现场电源 VDD24 来自 VIN_P(接受 7–65 V);VL 与 VDD 来自 3V3。每路输入串联 1.5 kΩ(Type 1/3 配置)。RREFDI ≈ 18 kΩ (t) 将输入限流设为 ≈1.0 mA (t)(DS:7.5 kΩ → 2.35 mA,36 kΩ → 0.48 mA,VREFDI 0.61 V),使现场阈值变为 ≈7.5 V 上升 / ≈5.9 V 下降 (t)(IC 阈值 6.0 V / 4.4 V 加 1 mA × 1.5 kΩ)(ADI MAX22190 DS)。理由:数据手册的 Type 3 工作点(2.35 mA,9.9 V 上升)为 12 V 润湿轨上的
to_gnd 上拉留不出裕量。
to_bat:触点接在 WET(12V_SENS,因此 24 V 船只也以 12 V 润湿)或电池正极与 DIx 之间;接受 32 V(±40 V 保护,P02-sense.md §5)。to_gnd:每通道可启用来自 WET 的 2.2 kΩ (t) 上拉(移位寄存器 + PMOS):触点断开 → 9.8 V(高),闭合 → 5.5 mA 润湿,8 路全闭合时最坏 44 mA。- 断线:RREFWB ≈ 12 kΩ (t) → IWB ≈ 200 µA(DS:5.2 kΩ → 470 µA,50 kΩ → 48.8 µA);
to_bat 触点两端的 eol_resistor_ohm = 22 kΩ (t) 在接线完好时维持约 0.5 mA 流过(读为低,无故障);< 200 µA 持续 20 ms → 断线标志和 FAULT。Studio 拒绝在 to_gnd 输入上启用 wire_break_detect (t)(无可区分状态)——见 §11。V+ 约低于 9 V (t) 时 12V_SENS 轨无法保证 7.5 V 阈值:固件保持 DI 状态并发布 di_undervoltage(§7.5)。硅片内毛刺滤波 0.05–20 ms,固件去抖 1–1000 ms(FR-07)。MAX22190 没有输入变化中断:MCU 在工作状态每 5 ms / 休眠状态每 1 s 轮询输入寄存器(§7)。
| 选项 |
器件 |
后果 |
| A——共地(FR-23,默认) |
按现设计 |
发动机缸体接地偏移表现为 DI 阈值偏移(容许 ≤1 V)和 AI RTN 偏移(安装规则:传感器回线接 Sense RTN,而非缸体) |
| B——隔离 DI 组 |
MAX22192(隔离型,ADI,数据未核实)+ 隔离 24 V DC-DC |
增加成本等级 A;AI 保持共地(隔离 AI 组会使 AFE 成本翻倍,T0 不采纳);仅在试点改装出现接地故障时采用 |
- YBO-CAN:TJA1463 #1,VBAT 来自 VIN_P,VIO 3V3;带唤醒图样的待机;分离式终端 2 × 60 Ω + 4.7 nF,置于 DIP 开关之后 (t)。
- N2K 配置档:LPSPI1 上的 MCP2518FD SPI CAN FD 控制器(仲裁 ≤1 Mbps,SPI ≤20 MHz,31 个 FIFO,休眠典型 15 µA,Microchip DS)+ 由 NET-S 供电的 TJA1463 #2;默认 SKU 中两者均为 DNP;仅经典 CAN 250 kbit/s(
X01-ybo-can-protocol.md §8:N2K 上不放任何专有内容)。
- 继电器:G5Q-1A4 DC12 线圈(16.7 mA,
P02-sense.md §7),由 12V_RAIL 经 TPL7407LA(内置续流二极管)驱动;驱动器输入加外部下拉,使处于复位保持的 MCU 会使继电器失电(FR-21);因此 Level-1 的"继电器 = 失联报警"选项 (t) 仅覆盖固件检测到的故障,不覆盖 MCU 挂死(SPST-NO 继电器)。触点回读:NO 与 COM 经 100 kΩ / 10 kΩ 分压器 + 钳位接入 ADC0;closed = |V_NO − V_COM| < 1 V 且 V_COM > 5 V,否则在 COM 无电时为 unknown(FR-12)。
- 蜂鸣器:带内置驱动的压电蜂鸣器接 TPL7407LA 一个通道,FTM PWM 产生模式(
relay_out.pattern 保持/脉冲,X02-config-schema.md §4.1)。LED:状态与报警各占另两个通道。
- 看门狗:外部窗口看门狗监控器,1 s 窗口 (t)(器件类别,未核实);仅当上一周期内每个任务都报告存活时才喂 WDI(§7.1)。
| 元件 |
损耗 |
最坏允许组合 |
结果 |
| TPS7B81-Q1 #1(5V_SENS) |
(12 − 5) V × 0.15 A = 1.05 W |
70 °C 环境下持续 150 mA |
θJA ≈ 45 °C/W (t)(带散热焊盘封装,2 层铺铜)→ TJ ≈ 117 °C,在 150 °C 等级之内;若 EVT 显示 > 125 °C,则在 70 °C 下降额至 100 mA (t) |
| LMR36506-Q1、TPS2660 #2 |
0.5 A 时 ≈60 mW;150 mΩ × 0.2² = 6 mW |
12V_RAIL 满载 |
2 × 2 mm 封装需要 DS 规定的铺铜面积 |
| 采样电阻 100 Ω |
正常 40 mW;32 V 故障下 10 W 持续 ≤10 ms |
一次一个通道 |
脉冲额定 2512 (t);EVT 滥用测试 |
| 继电器线圈 |
0.2 W |
持续 |
在 G5Q 额定之内(P02-sense.md §7) |
| 外壳 |
最坏情况合计 ≈2 W |
密封 IP54,70 °C |
无散热器;带铺铜的三防漆 FR4 |
| 任务 |
周期 |
功能 |
ai_sample |
DRDY 1 kSPS,8 通道同步 |
16 样本 sinc 平均 → 62.5 Hz;分模式换算;开路/短路/断线/超量程标志;激励占空 |
di_scan |
5 ms(SPI 读取 MAX22190) |
固件去抖 1–1000 ms、反相、脉冲计数、断线与 FAULT 寄存器 |
alarm_engine |
100 ms(P02-sense.md FR-08) |
评估绑定到本节点的每条 alarm_rules[];驱动继电器/蜂鸣器/LED;发出 ALARM |
bus |
RX 中断;TX 队列 |
CMD/ACK ≤100 ms,STATE,TELEM 1 s 及变化时,HB 1 s (t),CFG、OTA、DIAG、AUDIT 按 X01-ybo-can-protocol.md §4;N2K 配置档:经 MCP2518FD 以 0.4 Hz 发送 PGN 127505、0.5 Hz 发送 PGN 130316(P02-sense.md §9),绝不发送 YBO 族报文 |
housekeeping |
1 s |
电源轨、IMON、板温、继电器回读、喂看门狗、配置 CRC 复查 |
power |
事件 |
工作 ↔ 待机(总线空闲 30 s (t))↔ 休眠(Hub CMD 或 5 min 无流量 (t));唤醒源:CAN 图样、DI 轮询边沿(1 s)、ACK 按钮、60 s 定时器(FR-17) |
256 KB S32K118 的 Flash 分配:引导程序 16 KB,槽 A 112 KB,槽 B 112 KB,配置 16 KB(两份副本带 CRC,FR-20);计数器存于 2 KB EEPROM 仿真——A/B 是否放得下是 P02-sense.md §9 的 EVT 核查项。
| 状态 |
事件 |
下一状态 |
动作 |
inactive |
条件为真 |
pending |
启动去抖定时器 |
pending |
条件为假(含滞回) |
inactive |
停止定时器 |
pending |
去抖到期 |
active |
发出 ALARM,动作开启(继电器/蜂鸣器/LED),AUDIT |
active |
确认(按钮或 CMD) |
active_ack |
蜂鸣器关,继电器按 ack_timeout_s,带来源的 AUDIT |
active / active_ack |
条件为假且 latching=false |
inactive |
清除 ALARM,动作关闭 |
active |
条件为假且 latching=true |
latched |
动作保持开启 |
latched |
确认(任何状态下配置重载) |
inactive |
清除 ALARM,动作关闭,AUDIT |
来自 Hub/Mate 的继电器指令遵循指令生命周期:CMD → ACK ≤100 ms → 驱动线圈 → 触点回读 → STATE;5 s 内无回读 → STATE = fault 并置 readback_unknown。
| 规则 |
输入 |
条件 |
去抖 (t) |
结果 |
shore_loss |
source_presence DI(VMR 触点,闭合 = 存在,P04-ac.md §6) |
触点断开 |
2 s |
ALARM critical;继电器/蜂鸣器按 actions |
gen_no_output |
发电机运行信号 DI(或存在时用 Core STATE)+ 发电机 source_presence DI |
运行为真且存在触点断开 |
10 s |
ALARM critical |
contactor_mismatch |
pulse/coil 通道的 Core STATE + readback_aux DI |
指令 ≠ 辅助触点持续 > 5 s(P02-sense.md §10) |
5 s |
ALARM warning,readback_unknown 标志;Core 缺席 → 规则挂起,state unknown |
transfer_position |
一对转换开关的两路辅助 DI |
两者均闭合 |
0.2 s |
ALARM critical,自动化锁定为 Hub 策略 |
在 DIAG 中通告的能力块:inputs: {di: 8, ai: 8, ai_modes: [resistive, v_0_5, ma_4_20]}、relay_out: 1、rule_capacity 32 (t)、N2K 配置档标志。接受的对象:nodes[](自身)、含 di/ai 块和 sender_profile 的 inputs[](X02-config-schema.md §4.2)、alarm_rules[]、类型为 relay_out 的 channels[]。未知字段按 X02-config-schema.md §8 忽略;激活前校验签名与单调计数器;保留最近两个配置包(P02-sense.md §9)。
| 失效 |
检测 |
响应 |
| 配置 CRC/签名无效 |
启动检查,1 s 复查 |
报警禁用,继电器失电,config_invalid ALARM(FR-20) |
| MCU 挂死 |
窗口看门狗 |
复位,继电器默认状态,DIAG 中的复位计数(FR-21) |
| 5V_AFE 或 REF3425 超范围;ADS131M08 DRDY 静默 > 50 ms |
ADC0 电源轨检查,ADS131M08 测试信号;ai_sample |
SPI 复位,随后全部 ai → fault,ALARM |
| 12V_SENS / 5V_SENS 过流 |
TPS2660 FLT / IMON,LDO 输出检查 |
供电自动重试,supply_fault ALARM(FR-18) |
| V+ < 9 V (t);AI 引脚 > 6 V 或 < −0.1 V |
ADC0;ADS131M08 |
保持 DI 状态,di_undervoltage 标志,AI 继续;源/采样电阻关闭,通道 fault |
| MAX22190 FAULT(断线、VDD24 欠压、过温 165 °C) |
FAULT 引脚 + 寄存器 |
按输入的 wire_break 或整组 fault |
Hub HB 丢失 > 30 s (t);Core 连续 3 次 HB 缺失后判为节点丢失 |
bus 任务 |
保持规则,TELEM 中置 hub_offline;contactor_mismatch 规则挂起,state unknown |
| 名称 |
单位 |
速率 |
来源 |
ai[1..8].value、.raw、.state(ok、open、short、wire_break、over_range、fault) |
工程单位 / Ω、V、mA |
1 s 及变化时(FR-14) |
ai_sample |
di[1..8].state、.count、.wire_break |
bool、计数 |
1 s 及变化时 |
di_scan |
relay.coil、relay.contact(open、closed、unknown) |
枚举 |
变化时,1 s |
housekeeping |
v_in、v_12v_rail、v_5v_sens、v_5v_afe、board_temp |
V、°C |
1 s |
ADC0、S32K118 内部传感器 |
i_12v_sens(IMON ±8.5 %)、supply_fault |
mA、bool |
1 s |
TPS2660 #2 |
alarm[n].state;hub_offline、di_undervoltage、config_hash、fw_version、wdt_resets、last_alarm |
枚举(§7.2);— |
变化时,10 s 刷新;DIAG 按请求,60 s |
alarm_engine;housekeeping(FR-24) |
| 步骤 |
激励/治具接口 |
限值 |
| 供电、电流、电源轨 |
12 V 与 24 V 台式电源,电流表;ADC 回读对照治具 DMM |
工作空载 ≤60 mA;休眠 ≤5 mA;eFuse 在 1 A ±10 % 跳闸;3V3 ±3 %,12V_RAIL ±5 %,5V_SENS 与 5V_AFE ±1.5 % |
| 电阻校准 |
每路 AI 接 0.01 % 精密电阻 10 Ω 与 400 Ω(治具继电器矩阵) |
按通道存储两点增益/失调;100 Ω 处残差 ≤0.2 Ω |
| 电压与电流校准 |
5.000 V ±0.01 % 与 20.000 mA ±0.02 % 源 |
存储增益;各自残差 ≤0.1 % FS |
| 开路/短路/断线,滥用抽样 |
开路、1.5 Ω、1 kΩ、3.0 mA、22 mA;每种模式一路 AI 加 32 V 持续 60 s |
200 ms 内给出正确状态标志;无损坏,发布 fault |
| DI |
12 V 触点接 WET,触点接 GND 并启用上拉,22 kΩ EOL,开路线 |
50 ms 内给出状态与断线标志 |
| 继电器 |
12 V 下 COM/NO 接 1 A 阻性负载 |
触点闭合,20 ms 内回读 closed |
| CAN 与预配置 |
治具节点写入设备密钥与 UID,发送 CMD 继电器开/关,读取 STATE、TELEM、DIAG,下发一份已签名和一份未签名 CFG |
ACK ≤100 ms;上报 UID 与节点 ID 0;已签名接受,未签名拒绝 |
| EMC 预扫描挂钩 |
按安装方式布置 CAN 电缆,1 m 传感器引线 |
记录 150 kHz–30 MHz 传导发射供 DVT 使用 |
传感器曲线:resistive 曲线(EU 10–180 Ω、US 240–33 Ω (t)、自定义),每通道 ≤12 点 (t)(FR-22,X02-config-schema.md §4.2),属于 Studio 数据;模块线性插值,并将表格存于配置区而非校准区。校准常数(每通道每模式的增益/失调、Rs、Rds)存于仅由治具写入的独立 CRC 保护页;DIAG 上报校准日期。治具总时间目标 < 60 s(P02-sense.md §14)。
| 模块 |
主要条目(器件类别) |
数量 |
成本等级 |
采购风险 |
| 输入保护与稳压器 |
SM8S36A、TPS2660 ×2、100 µF 维持电容;LMR36503-Q1、LMR36506-Q1、TPS7B81-Q1 ×2、电感 |
10 |
A(TPS2660 ×2),B |
低 |
| MCU、ADC 与基准 |
S32K118 LQFP64、晶体、看门狗;ADS131M08、REF3425 |
5 |
B;A(ADS131M08) |
ADS131M08 单一来源 |
| AFE 与模式控制 |
SMCJ33CA ×8、TLV9004 ×3、PMOS ×8、双 NMOS ×8、肖特基 ×8、0.1 % 电阻 ≈40、采样电阻 ×8;74HC595 类 ×3、上拉开关 ×8 |
≈105 |
各 C |
低 |
| 数字输入 |
MAX22190、1.5 kΩ ×8、RREFDI/RREFWB |
11 |
B(MAX22190 ≈$4.11,P02-sense.md §12) |
ADI 单一来源 |
| CAN |
TJA1463 ×1(+1 DNP)、MCP2518FD(DNP)、分离式终端、共模扼流圈 |
4 |
B |
N2K 配置档器件 DNP |
| 输出 |
G5Q-1A4、TPL7407LA、压电蜂鸣器、LED ×2 |
5 |
B |
密封继电器交期 |
| 连接器 |
可插拔端子 2 + 16 + 4 + 10 + 3 位、Micro-C、YBO-CAN(待定) |
≈7 |
B |
YBO-CAN 类型未定 |
| PCB 与机械 |
4 层 FR4 ≈100 × 80 mm (t)、三防漆、外壳 |
— |
B |
外壳跟随 Core(P02-sense.md §8) |
| 决策 |
建议 |
理由 |
冻结门槛 |
| ADC 路径(ADS131M08 vs 2× ADS1220 vs MCU ADC + REF3425) |
ADS131M08,REFIN 外接 REF3425 |
8 通道同步,比例式满足 0.3 % 预算;MCU ADC 路径无法达到 ±1 Ω |
M3 芯片冻结;EVT 时复核降本(P02-sense.md §15 第 10 项) |
| 5V_AFE 5 mA 激励(840 Ω 顺从)vs 2 mA(2 kΩ);4–20 mA ±0.2 % FS |
保留 5 mA,以源饱和检测开路;10 ppm/°C 薄膜采样电阻与衰减器 |
耐污染性(P02-sense.md §7),满足 FR-03;25 ppm/°C 器件给出 ≈0.33 % |
EVT 在 −25/25/70 °C 的精度测试与传感器污染测试 |
DI 限流 1 mA / 阈值 7.5 V 与 2.2 kΩ to_gnd 上拉 |
按 §5.4 |
12 V 润湿裕量;to_gnd 上 5.5 mA 润湿 |
EVT DI 矩阵;Studio 中拒绝在 to_gnd 上启用 wire_break_detect |
| 隔离 |
选项 A 共地 |
FR-23;MAX22192 路径仅凭试点证据启用 |
M3(P02-sense.md §15 第 5 项);试点 #3–6 后复议 |
| Sense 4+4 型号 |
在同一 PCB 上预留减配(AI5–8、DI5–8、AI-B 块);LQFP48(43 I/O)在含 N2K 封装时不可行 |
一块 PCB,一套固件 |
M3(P02-sense.md §15 第 4 项) |
| N2K 配置档硬件 |
MCP2518FD + TJA1463 #2 封装,默认 DNP |
S32K118 只有一路 FlexCAN;Hub 可网关 N2K |
P02-sense.md §15 第 9 项,结合 compliance-matrix.md §3 |
| 输入 OVP 36 V、ILIM 1 A、12V_SENS ILIM 0.2 A;总线 V+ 与 PWR 端子肖特基或接 |
按 §3 |
内部 31–34 V OVP 会在 32 V 包络内触发;或接避免向总线倒灌 |
EVT 滥用测试;X01 物理层决策 |
| 日期 |
变更 |
参考 |
| 2026-08-28 |
初始设计附录:分模式 AFE、DI 串行化器接线、电源树与休眠电流核算、引脚预算、引脚定义、固件与报警引擎、EOL、BOM、决策 |
PLAN-029 |