使用具有长线束和容性负载的 ASEK 编程器
作者：Wade Bussing，
Allegro MicroSystems, LLC
介绍
Allegro 的 ASEK 编程工具允许用户轻松连接、设置和评估 Allegro 传感器 IC，以满足不同应用的需求。 Allegro 编程器适合与特定器件的子板连用。但它们常用于连接试验台和定制模块。Allegro 编程器与这些模块之间的连接设置并不理想，它通常包含很长的测试引线和外部组件，它们可能影响传输信号的质量。这些劣化的信号会导致编程器无法与 Allegro 传感器 IC 可靠地通信。Allegro A1341 高精度线性传感器 IC 在本报告中用作试验 IC，但这种概念和技术可应用于许多执行类似通信协议的 Allegro 传感器 IC 系列。
试验装置
为满足试验要求，需要使用一个接口盒和定制夹具（带 2 英尺接线）构建一个非理想的试验装置。这些条件与实验室环境类似。图 1 中的方框图显示了 Allegro 传感器 IC 与 ASEK 编程器之间采用的连接。
此项评估采用了 ASEK-05；但这些相同的调试技术也适用于 Allegro ASEK-20 编程器（新一代编程器）。
图 1：试验原理图
除了长引线和夹具之外，还有一些传感器外部的组件会影响传输信号的状态。例如，A1341 的输出端需要安装一个上拉电阻，以确保进行 PWM 和 SENT 操作（此处由 ASEK 编程器提供）。为顺利进行下列试验，可在 A1341 的 VCC 和 GND 引脚之间连接一个10 或 100 nF 的旁路电容。
软件与 ASEK 编程器
Allegro 已研发出与 ASEK 编程器连用的特定器件的软件。登录 Allegro MicroSystems 的软件门户网站(https://registration.allegromicro.com) 可找到该软件。
进行试验时，需要使用 A1341 示例编程器控制 ASEK-05 编程器。图 2 显示了 A1341 示例编程器和 ASEK-05 使用的设置。
图 2：采用 ASEK-05 的100 kbps 设置
典型容性负载
在小容性负载 (1 - 10 nF) 条件下， ASEK-05 能以最快100 kbps 的传输率，通过曼彻斯特编码器与器件通信，即使线束很长也没问题。图 3 中的示波器图显示了通过长线束成功传输的曼彻斯特消息。
注意，串口高电平正好到 8 V，串口低电平从未低于 5 V。这些都是 Allegro A1341 线性传感器 IC 的预期电平。不同器件系列之间的串口高电平和串口低电平规范有所不同。参阅每种特定器件的数据表。
图 4 显示了在100 kbps 的传输率下，使用100 nF 旁路电容时，通过长线束传输的曼彻斯特消息是怎样劣化的。
器件会定期解读这种格式的消息，但并不可靠。它会发出恼人的嗡嗡声，而且串口低电平会显著下降，进而导致器件短暂关闭。
图 3：采用 ASEK-05 和 10 nF 旁路电容的100 kpbs 曼彻斯特编码器
图 4：在 100 kbps 条件下，通过长线束和 100 nF 旁路电容传输的劣化曼彻斯特消息序列
ASEK 设置
本节总结了一些 A1341 示例编程器可用的设置。其目的是调节曼彻斯特编程器的通信，确保 Allegro 器件能正确读取消息，即使在长线束和大电容条件下也不例外。
可修改的一个参数是曼彻斯特编码器的通信速度。在长线束和 100 nF 电容的条件下，曼彻斯特编码器的通信速度可降至 40 kbps。
图 5 中的示波器图显示了产生的波形。A1341 的串行脉冲在正确的电平稳定，但一些波峰仍然存在。另一个可修改的参数是 ASEK-05 的转换率。
转换速率从 4 V/μs 降至 0.8 V/μs，因而显著减小了波峰，如图 6 所示。
图 5：在 40 kbps 条件下，使用 100 nF 旁路电容和长线束的 ASEK-05 产生的曼彻斯特波形
图 6：在 40 kbps、转换率变慢和 100 nF 旁路电容的条件下，通过 ASEK-05 向器件成功传输曼彻斯特消息
读取器件的响应
ASEK 编程器发送的消息只是编程公式的一方面。下节将为您介绍怎样有效读取 Allegro 传感器 IC 发回 ASEK 编程器的消息。
参阅图 7 显示的 A1341 成功发送的曼彻斯特响应。
图 7：A1341 通过曼彻斯特编码器响应读取请求
图 8 中的范围图显示了增加负载电容如何影响器件返回的响应。浅粉色通道显示了 A1341 传感器 IC 对 1 nF 负载电容的响应，深红色通道显示了它对 10 nF 负载电容的响应。这些堆积图清楚显示了负载电容对器件响应的影响。
图 7：A1341 通过曼彻斯特编码器响应读取请求
器件对 1 nF 负载的响应是不理想的，但 ASEK 编码器能正确读取。
要改善 10 nF 负载条件下的波形，需要在通信设置面板中，将通信速度减慢至 15 kbps。这能使加载输出返回到正常水平。 波形仍不理想，但 ASEK 编码器能正确解读。
ASEK 比较曼彻斯特消息时的阈值随之减小。“阈值”从 3 V 变为 2 V。图 9 和图 10 显示了 ASEK 的设置和产生的波形。
图 9: 10 nF 负载电容下的 A1341 的 ASEK 设置
图 10：10 nF 负载电容下，A1341 器件对读取请求的响应
ASEK-20
ASEK-05 与 ASEK-20 编程器同时支持一些器件系列。ASEK-20 是一种灵活的编程系统，它支持多种器件系列和协议（包括 I2C、SPI 和曼彻斯特协议）。ASEK-05 与 ASEK-20 之间的许多设置都是相同的，但 ASEK-20 的曼彻斯特通信速度限定为更低的速率。
总结
Allegro ASEK 编程器支持多种器件系列和数字通信协议；但外部连接和器件负载可能影响编程的顺利进行。ASEK 编程器的默认设置不能保证一直与器件正常通信。在不同条件下，通信速度、转换率和脉冲电流的正确组合会不断变化。
特定选项可能只适用于特定器件，适用于一个器件系列的设置不一定适用于其他系列。
本文介绍的技术有助于在非理想条件下提高 Allegro 传感器 IC 与 ASEK 编程器之间通信的可靠性。
所有试验都是使用 A1341 高精度线性霍尔效应传感器 IC 专用的 Allegro 示例编程器完成的。请访问 Allegro Microsystem 的软件门户网站 (https://registration.allegromicro.com) 下载适用于 Allegro 传感器 IC 的正确编程软件。