4 失效防护用例 #1 - MCU 通信丢失 - 跛行回家模式

在系统运行期间，MCU 可能会丢失通信。此时可使用 TXE81xx-Q1 I/O 扩展器，让车辆保持“跛行回家模式”状态。TXE81xx-Q1 可介入并保持车辆的关键状态，使其能够在降级功能状态（即跛行回家模式）下安全运行。

在此示例中，使用了以下代码块来设置 TXE8124-Q1 的正常运行状态。每个端口均设置为输出，每个端口的输出逻辑如下所示。这是 I/O 扩展器未处于失效防护状态时的状态。

端口 0 = 0x00

端口 1 = 0x55

端口 2 = 0x0F

//Configure IO's to OUTPUT on each port through the direction configuration register (0x04)
SPI_TRANSFER(0x04, Port_0, 0xFF);
SPI_TRANSFER(0x04, Port_1, 0xFF);
SPI_TRANSFER(0x04, Port_2, 0xFF);

//Set Output logic: Port_0 = 0x00, Port_1 = 0x55, Port_2 = 0x0F, through the output port register (0x03)
SPI_TRANSFER(0x03, Port_0, 0x00);
SPI_TRANSFER(0x03, Port_1, 0x55);
SPI_TRANSFER(0x03, Port_2, 0x0F);

接下来，将以下示例代码写入 TXE8124-Q1，以对失效防护寄存器进行编程。首先，向位于偏移地址 120h 和 130h 处的失效防护使能寄存器 1 和 2 执行写操作。然后，对位于偏移地址 140h + (y * 1h) 和 150h + (y * 1h) 的失效防护方向配置寄存器 1 和 2 进行编程。在此示例中，所有 I/O 均编程为输出。通过向位于偏移地址 160h + (y * 1h) 和 170h + (y * 1h) 的失效防护输出寄存器 1 和 2 执行写操作，对输出逻辑进行编程。此编码用例中以 0xAA 为例。随后，将位于偏移地址 180h 的失效防护冗余校验寄存器中的 FSCHECKEN 位置位。

//Configure the fail-safe registers

//Fail-safe enable register 1 (0x12), Fail-safe enable register 2 (0x13), set B0  = 1
SPI_TRANSFER(0x12, Port_0, 0x01);
SPI_TRANSFER(0x13, Port_0, 0x01); 

//Fail-safe Direction Configuration Register 1 (0x14), set each port IO's to OUTPUT (0xFF)
SPI_TRANSFER(0x14, Port_0, 0xFF);
SPI_TRANSFER(0x14, Port_1, 0xFF);
SPI_TRANSFER(0x14, Port_2, 0xFF);

//Fail-safe Direction Configuration Register 2 (0x15), set each port IO's to OUTPUT (0xFF)
SPI_TRANSFER(0x15, Port_0, 0xFF);
SPI_TRANSFER(0x15, Port_1, 0xFF);
SPI_TRANSFER(0x15, Port_2, 0xFF);

//Fail-safe Output Register 1 (0x16), set the port output logic to 0xAA (high-low-high...)
SPI_TRANSFER(0x16, Port_0, 0xAA);
SPI_TRANSFER(0x16, Port_1, 0xAA);
SPI_TRANSFER(0x16, Port_2, 0xAA);

//Fail-safe Output Register 2 (0x17), set the port ouptut logic to 0xAA (high-low-high...)
SPI_TRANSFER(0x17, Port_0, 0xAA);
SPI_TRANSFER(0x17, Port_1, 0xAA);
SPI_TRANSFER(0x17, Port_2, 0xAA);

//Fail-safe Redundancy Check Register (0x18), set B0 = 1 to enable the fail-safe redundancy check
SPI_TRANSFER(0x18, Port_0, 0x01);

示例硬件设置的方框图如下所示。MCU 丢失通信，无法再清除 PMIC 的看门狗标志。将故障信号 SAFE_OUT 发送到 TXE8124-Q1 的 FAIL_SAFE 引脚，以触发失效防护模式。TXE8124-Q1 将输出上文编程的失效防护逻辑。所有 I/O 端口的输出都将为 0xAA，在 MCU 无法工作的情况下，将高侧开关和电机驱动器的功能设置为已知输出状态。0xAA 的值完全是任意设定的，仅用于演示目的。在实际系统应用中，跛行回家模式状态的具体数值可能会有所不同。

使用 TPS4HC120-Q1 GPIO 控制型高侧开关来驱动 LED，以实现可视化呈现。在汽车应用中，高侧开关通常用于驱动照明系统、电机控制、各类传感器与执行器、继电器、电子保险丝以及电池管理系统中的模块。使用 LED 是为了直观展示当 TXE8124-Q1 进入失效防护模式后，高侧开关何时被禁用。

使用 DRV8714H-Q1 电机驱动器驱动两个带风扇的小型电机，以实现可视化呈现。当 TXE8124-Q1 进入失效防护状态时，可以轻松观察到哪个电机在继续运行，哪个电机被禁用。

图 4-1 用例 1 - MCU 通信丢失 -“跛行回家模式”.

以下是在正常状态下运行的 TXE8124-Q1。端口 0 = 0x00，端口 1 = 0x55，端口 2 = 0x0F。这些值是为输出状态任意选择的。端口 2 控制 TPS4HC120-EVM 和 DRV8714H-Q1EVM 的输入，用于使能系统中的两个 LED 和两个电机。

图 4-2 TXE8124-Q1 在 TXE81xxEVM 上的正常运行状态.

在失效防护状态下，TXE8124-Q1 的失效防护引脚被拉至低电平，指示系统将进入失效防护状态。

图 4-3 失效防护模式 - 输出端口设置为 0xAA - 这会禁用电机 1 和 LED 2.

尽管此台架示例代表了真实的汽车区域控制模块，但它清晰地展示了 TXE81xx-Q1 I/O 扩展器在 MCU 丢失通信时可进入的预配置失效防护状态，即跛行回家模式状态。