NXP MC33771 Communication Interface

一、Introduction介紹

       NXP MC33771 與外部通訊的介面分為 SPI interface and TPL interface. 此處先介紹 TPL interface communication.
TPL ( transceiver physical layer transformer )，最高速率可以達到 2.0Mbps. 透過差動訊號來降低傳輸上錯誤發生。
由於多數的 MCU 沒有包含 TPL 的驅動，因此會透過 NXP MC33664 把 SPI 轉為 TPL 訊號跟 MC33771 通訊。

二、MC33664 TPL Transceiver

       MC33664 是一個透過 SPI interface 把訊號轉換成 TPL 的 transceiver.


包含兩組 SPI interface 用來做資料的確認。

三、TPL Encoding

       TPL 是透過雙絞線的脈衝來轉為 Logic 0 or 1. 總共可以分為三種脈衝的型態如圖 2.1 分為 positive, negative, and zero.

       每次封包的一開始會發出一個起始訊號，稱為 SOM ( Start – of – message )，結束需要一個終止訊號 EOM ( End – of – message ).

四、Transformer communication format 通訊格式

       一段封包的長度固定為 48 bits. 通訊結構類似於 SPI interface. TPL 傳輸會透過 Daisy chain 進行多級串接，在初始化後，會先對第一級的 device 進行 CID 編成，給定號碼後進再透過第一級向第二級給 CID，以此類推…此處的 CID 由 6 bits 決定，因此可以定義1~63個。

       如果 MC33771 收到錯誤或不完整的封包，MC33771 會傳出 error 的 Flag. 直到收到完整的封包才會進一步地回應。

五、TPL communication timing

       在每段封包之間需要有 4us 的 respond time。

六、SPI Introduction介紹

       SPI ( Serial Peripheral Interface)，最高速率可以達到 4.0Mbps.

七、SPI communication

       NXP MC33771 SPI interface 操作電壓落在 5.0V 但同樣也可以接受 3.3V 訊號，但需要再 MISO pin 串接 5.23k ohm. 因為 MC33771 內部 MISO driver 為 5.0V需要進行衰減。
       SPI 傳輸的封包長度為 48-bit. 其內容分為

1. Register data (16 bits).
2. Master/slave (1 bit), always at 1 in the response.
3. Register address (7 bits).
4. Reserved (2 bits).
5. Cluster ID (6 bits).
6. Message counter (4 bits).
7. Reserved (2 bits).
8. Command (2 bits).
9. Cyclic redundancy check (8 bits)

       在初始化通訊後，MCU 會將 CSB 由高電平轉為低電平。MSB 傳輸， MOSI data 在 falling edge 的 SCLK. MISO 資料在 rising edge 被讀取。

八、SPI 實際運作情形

       下圖為 SPI 傳輸過程的一段封包，前面屬於我們所下達的 command, MC33771 回傳回來的 response .

九、Register list

Register address	symbol	Description
0x01	INIT	Device initialization
0x02	SYS_CFG_GLOBAL	Global system configuration
0x03	SYS_CFG1	System configuration
0x04	SYS_CFG2	System configuration
0x05	SYS_DIAG	System diagnostic
0x06	ADC_CFG	ADC configuration
0x07	ADC2_OFFSET_ COMP	ADC2 offset compensation
0x08	OV_UV_EN	CT measurement selection
0x09	CELL_OV_FLT	CT overvoltage fault
0x0A	CELL_UV_FLT	CT undervoltage fault
0x0B	TPL_CFG	TPL configuration for up and down Transmitter
0x0C~0x19	CBx_CFG	CB configuration for cell x
0x1A	CB_OPEN_FLT	Open CB fault
0x1B	CB_SHORT_FLT	Short CB fault
0x1C	CB_DRV_STS	CB driver status
0x1D	GPIO_CFG1	GPIO configuration
0x1E	GPIO_CFG2	GPIO configuration
0x1F	GPIO_STS	GPIO diagnostic
0x20	AN_OT_UT_FLT	AN over and undertemperature
0x21	GPIO_SHORT_ ANx_OPEN_STS	Short GPIO/open AN diagnostic
0x22	I_STATUS	PGA DAC value
0x23	COM_STATUS	Number of CRC error counted
0x24~0x26	FAULTx_STATUS	Fault status
0x27~0x29	FAULT_MASKx	FAULT pin mask
0x2A~0x2C	WAKEUP_MASK x	Wake-up events mask
0x2D	CC_NB_SAMPLES	Number of samples in coulomb counter
0x2E~0x2F	COULOMB_CNTx	Coulomb counting accumulator
0x30~0x31	MEAS_ISENSEx	ISENSE measurement
0x32	MEAS_STACK	Stack voltage measurement
0x33~0x40	MEAS_CELL x	Cell x voltage measurement
0x41~0x47	MEAS_ANx	ANx voltage measurement
0x48	MEAS_IC_TEMP	IC temperature measurement
0x49	MEAS_ VBG_DIAG_ADC1A	ADCIA voltage reference measurement
0x4A	MEAS_ VBG_DIAG_ADC1B	ADCIB voltage reference measurement
0x4B	TH_ALL_CT	CTx over and undervoltage threshold

十、Reference 參考資料

1. MC33664 Datasheet https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/MC33664_SDS.pdf
2. MC33771 Datasheet https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/MC33771B_SDS.pdf