bq7961X 系列器件上的菊花链通信接口是德州仪器 (TI) 开发的专有协议。该接口是使用差分信号设计的，以更大限度地降低电磁敏感性 (EMS) 和增强大电流注入 (BCI) 抗扰度。差分通信分别在 COM*P 和 COM*N 引脚上传输补码数据。该接口是双向和半双工的，因此在 COMH（高侧）和 COML（低侧）接口上有一个发送器 (TX) 和一个接收器 (RX)。

该器件支持使用变压器或电容器来电气隔离堆栈中器件之间的信号。存在一些配置，其中器件物理上位于同一块板上，或者位于通过双绞线连接的多个完全独立的电池包中。对于在同一 PCB 上有多个器件的应用，器件的 COMH/L 引脚之间连接了一个电容器。对于噪声极高的环境和严格的 EMI/EMC 要求，可能需要额外的滤波。对于通过电缆分隔的器件，需要使用额外的隔离元件。

图 1-1 菊花链字节级定义

图 1-2 通信音调

图 1-3 菊花链位级定义

菊花链是双向和半双工的，因此在 COMH 和 COML 接口上有一个发送器 (TX) 和一个接收器 (RX)。TX 和 RX 功能由硬件根据器件的基底/堆栈检测自动控制。当接收到 WAKE ping/音调时，通信方向由 CONTROL1[DIR_SEL] 和 COMM_CTRL[TOP_STACK] 配置进行设置。有关详细信息，请参阅 bq79616-Q1 数据表中的“开始通信”。此外，用户可以使用 DEBUG_CTRL_UNLOCK、DEBUG_COMM_CTRL1 和 DEBUG_COMM_CTRL2 寄存器在通信调试模式下进行覆盖以接管 COMH 和 COML 的完全控制。有关更多详细信息，请参阅 bq79616-Q1 数据表中的“调试控制和状态”一节。此外，有关协议的基本时序和功能以及下面的图的更详细说明，请访问 bq79616-Q1 数据表的第 9.5.1.2 节。

bq7961X 器件的 RX 拓扑与 RS485 类似，但增加了设计机制，可在噪声条件下衰减高达 ±20V 的共模电压。图 2-1 中的图表对差分信号的共模电压限制进行了最佳说明。在环境测试场景中，当没有发生通信时，COM*P 和 COM*N 的共模电压均保持在 2.5V。这是必要的，因为负信号的衰减不会在接收器本地接地和 5V CVDD 轨（专用于通信的内部 LDO）之间带来电压。如果发生通信，则器件将使用介于 0V（低）和 5V（高）之间的 CVDD 轨驱动 COM 引脚，并在数据包之间（空闲时间）和通信完成后返回到 2.5V。

如果由于 EV 逆变器噪声或大电流注入 (BCI) 测试等噪声条件而导致共模电压摆动，则 COM 引脚上的共模电压可能会振荡高达 ±20V，具体取决于隔离元件和注入的电流。该器件可承受高达 ±20V 的此类噪声水平，因为内部衰减允许 5V 收发器处理响应，因此差分信号仍保持完整。高于该 ±20V 水平时，存在钳制内部 ESD 结构或导致 COM 引脚损坏的风险。在确定 BCI 限值和测试时，应考虑该限制。

图 2-1 共模电压图

正确的接收器波形时序和阈值是内部数字电路正确解释音调和数据通信的关键因素。请注意，这些因素可能会受到隔离元件选择和布线的影响。

如图 3-3 所示，音调信号（500kHz 时脉冲宽度为 1us）或数据通信（2MHz 时脉冲宽度约为 250ns）波形之间的高电平和低电平时序不同。然而，音调和数据通信具有相似的上升/下降时间，并且都必须是最大衰减低于 1V 的矩形波形。请注意，t_high/t_low 的时间是指信号必须高于或低于正确阈值才能成功积分的时间。如果信号在该 t_high/t_low 时间内具有较大的噪声，并且在一段时间内下降至阈值以下，则存在信号被检测到的风险。要使这些信号仍然能够被正确检测到，预计音调和数据通信的允许时间变化分别大约为 1us ± 8% 和 250ns ± 20ns。

图 3-1 展示了内部数字电路能够正确检测高电平与低电平转换的阈值。质量较好的波形的差分电压将高于 1.8V（负极侧低于 -1.8V）。它通常类似于具有圆形边缘的方波。

下面的图展示了质量较差或电压下降，但仍符合有效通信标准的波形。第一个图展示了 1.7V 的起始电压 (VSTART) 和 1.2V 的结束电压 (VEND)。第二个图展示了第二种情况，其中起始电压 (VSTART) 仅为 1.6V，结束电压 (VEND) 为 1.3V。如果起始振幅不是至少为 1.6V，则无论结束振幅如何，都不会检测到该位。当存在两个极性相反的相邻位（形成所谓的双位）时，最常看到这些类型的电压下降波形。

图 3-1 差分信号眼图 - 1.7V VSTART

图 3-2 差分信号眼图 - 1.6V VSTART

表 3-1 展示了有效菊花链通信的具体时序和电压要求。

图 3-3 展示了连接 BQ79600 器件所需的阈值。主要区别在于阈值和时序基准基于 1.8V 阈值。

bq7961X 器件配备了许多故障寄存器，可帮助用户确定器件之间信号噪声的原因和影响。最重要的是，我们建议始终检查 FAULT_SUMMARY 寄存器以确定通信期间是否发生错误。如果 FAULT_SUMMARY 标志 FAULT_COMM 错误，则后续步骤是读回 3 个 FAULT_COMM1/2/3 寄存器和 DEBUG 寄存器，以识别确切的问题。有关这些寄存器和指示器的更多信息，请参阅 bq79616-Q1 数据表第 9.6.4.14 节。

利用 bq7961X 系列器件，TI 为设计完整系统中堆叠器件之间的隔离接口提供了多种选项。其中包括：

1. 变压器/电流/电感
2. 电容 + 扼流圈
3. 仅电容

请注意，各个元件的属性和特性会影响信号完整性、稳健性和 EMC 性能。在以下各节中，我们将详细介绍每种隔离类型和建议的元件选择。

对于较长的菊花链电缆或高噪声应用，系统可能需要使用变压器隔离来提供超稳健的通信形式。与电容耦合通信相比，该设计选择允许菊花链通信实现电流隔离并承受更高的噪声源。建议使用一组特定的参数来满足符合汽车标准的温度、电压和可靠性等级。建议选择电感值保持在 150 – 600uH 范围内的器件，以获得理想性能。表 5-1 列出了已使用 bq7961X 器件进行测试的建议器件型号。选择该列表或参数之外的器件需要系统设计人员进行全面验证，以确保通信在整个温度范围内保持稳定，能够承受快速通信事务，并提供适当的 EMI 滤波。请注意，强烈建议在菊花链接口（顶部器件的 COML 和连接的下部器件的 COMH）的两侧使用相同的变压器器件型号，这一点很重要。

图 5-1 跨 PCB 的变压器隔离