關鍵字 :E3110 SBC FS56 晶片 PMIC 開發板 ap mosfet 控制器 wpi dc-dc nxp

1. 前言

SBC 是 Single Board Computer 的縮寫（稱為：單板計算機）。而功能安全 SBC 是指在 SBC 的基礎上，以 ASIL（汽車安全完整度等級）等級為基礎，提供具有可靠性和穩定性的產品。功能安全 SBC 的應用場景非常廣泛，可以應用於多個領域，如汽車、醫療設備、交通運輸、機器人等。

通常，功能安全 SBC 要滿足一定的安全標準和等級，如ISO 26262 等級、IEC 61508 等級等，以確保其在不同的應用環境下運行的可靠性。此外，功能安全 SBC 還需要具有嚴格的電磁兼容、抗干擾等硬體要求。總之，功能安全 SBC 是一種可靠的、業界認可的具備高水平安全性的單板計算機設備，擁有廣泛的應用場景，為各種功能安全場景提供支持。

由於 SBC FS56 涉及的相關內容比較豐富，分為上下文來講解。本文旨在基於 E3110 開發板對 SBC FS56 晶片做一個簡單的介紹。

2. SBC FS56 基本簡介

2.1 SBC FS56 概述

用於汽車的 FS56 系統基礎晶片（SBC）具有一個帶外部 FET 的電池連接 DC-DC 降壓控制器和一個帶內部 FET 的蓄電池連接 DC-DC 升壓控制器。

FS56 還提供了功能安全功能，帶電壓監測器和看門狗定時器的汽車雙降壓調節器和控制器、通過 ERRMON 和 FCCU 進行的 I/O 監測以及內置的自檢。FS56 提供 QM、ASIL B 和增強型ASIL B 版本。

FS56 提供高度可配置的通用輸入/輸出，可與 PF8x、PF7x 和 PF5x 系列的 PF PMIC 無縫操作。

FS56 為汽車提供了一種優化的體系結構，具有低功耗模式和 EMC 最小化功能，如擴頻、頻率調諧和同步。

圖 2-1 SBC FS56 功能框圖

2.2 SBC FS56 特性

SBC FS5600 具有五大特性，分別是電源管理、系統功能、安全功能（ASIL B）、可編程性、產品壽命計劃，具體特性參考下表：

電源管理	2 個高壓降壓轉換器
	高壓降壓控制器-外部 FET- 最高 15A 負載
	3A 高壓降壓調節器-內部 FET-η=93% @ 3A
	+/-2% 輸出精度
	250kHz 至 3MHz 開關頻率
	高效 PFM 模式（700uW 靜態功率）
系統功能	雙獨立 DC/DC 降壓
	GPIO 與 PF PMIC 實現無縫操作
	額定溫度為 -40°C 至 150°C TJ
安全功能（ASIL B）	符合 ASIL B
	2 個內部和 4 個外部電壓監測器
	帶窗口的看門狗計時器
	PGOOD 和 FS0B 輸出
	ABIST 和 LBIST
	SoC 硬體監控引腳（ FCCU 和 ERRMON ）
可編程性	電源、序列和特定功能可通過一次性可編程（OTP）存儲器進行編程。
	支持流行 MCU 的標準預定義 OTP 可在“訂購信息”一章下的數據表中找到。
	可以為生產提供自定義 OTP。
	可以使用 NXP GUI 軟體工具創建自定義 OTP。
產品壽命計劃	該產品包含在恩智浦產品壽命計劃中，確保為您的嵌入式設計提供穩定的產品供應。汽車目標市場衍生品包括在 15 年計劃中，工業目標市場衍生品包含在 10 年計劃中。

表 2-2 SBC FS56 特性

2.3 SBC FS56 內部框圖

SBC FS56 內部由 SW1、SW2、GPIOs、PGOOD1 and PGOOD2 output、Windowed Watchdog Timer、FCCU Monitoring 等部分組成。

圖 2-3 SBC FS56 內部框圖

2.4 SBC FS56 管腳定義及封裝

SBC FS56 所有引腳定義和引腳功能描述，相對應各管腳的最大電壓，可以參考下表：

引腳號	引腳名稱	引腳功能描述	絕對最大電壓值	未使用引腳連接位置
1	VDDIO	I2C I/O 驅動器供電，連接到板子上的 1.8V 或 3.3V，需用 0.1 pF電容進行旁路	-0.3 V to 5.5 V	Conn ect to VCC
2	SCL	2 I2C clock line. Pullup to VDDIO on board.	-0.3 V to 5.5 V	Conn ect to gro und
3	SDA	2 I2C data line. Pullup to VDDIO on board.	-0.3 V to 5.5 V	Conn ect to gro und
4	GPIO1/VDDOTP	通用輸入/輸出引腳，用於開發過程中作為 VDDOTP。	-0.3 V to 10 V	Connect to ground
5	SW2COMP	SW2 補償引腳，連接到外部補償網絡。	-0.3 V to 5.5 V	Connect to ground
6	SW2FB	SW2 輸出電壓反饋，對於 SW2 輸出電壓小於 5.5 V 的情況，使用外部或內部電阻分壓；對於 SW2 輸出電壓大於 5.5 V 的情況，使用外部電阻分壓。	-0.3 V to 7.5 V	Connect to ground
7	SW2CSN	SW2 電流感應反饋（負極），需進行差分布線，與 SW2CSP 聯接以實現電路感應。	-0.3 V to 7.5 V	Connect to ground
8	SW2CSP	SW2 電流感應反饋（正極），需進行差分布線，與 SW2CSN 聯接以實現電路感應。	-0.3 V to 7.5 V	Connect to ground
9	SW2GLS	SW2 low side MOSFET gate output. Co nn ect to gate of external low side MOSFET.	-0.3 V to 5.5 V	Leave floating
10	SW2LX	SW2 切換節點，作為高端門極驅動迴路。在板子上與 SW2GHS 平行布線。	-0.3 V to 40 V	Leave floating
11	SW2GHS	SW2 高端 MOSFET 門極輸出，連接到外部高端 MOSFET 的門極。	-0.3 V to (SW2 BOOT + 0.3 V)	Leave floating
12	SW2BOOT	SW2 bootstrap 引腳，連接 bootstrap 電容器，使用 SW2BOOT 和 SW2LX 之間的連接。	-0.3 V to Vsw2LX + 6 V	Leave floating
13	VMON4/GPIO3 (GPO3 for QM version)	通用輸入/輸出引腳，可通過 OTP 選擇作為電壓監測輸入。僅 QM 版本可用通用輸出（GPO3）。	-0.3 V to 5.5 V	Connect to ground
14	VMON3/GPIO2 (GPO2 for QM version)	通用輸入/輸出引腳，可通過 OTP 選擇作為電壓監測輸入。僅 QM 版本可用通用輸出（GPO2）。	-0.3 V to 5.5 V	Connect to ground
15	VMON2 (NA for QM version)	電壓監測器 2 輸入，QM 版本不可用。對於 QM 版本，請連接到地面。	-0.3 V to 5.5 V	Connect to ground
16	VMON1 (NA for QM version)	電壓監測器 1 輸入，QM 版本不可用。對於 QM 版本，請連接到地面。	-0.3 V to 10 V	Connect to ground
17	SW1BOOT	SW1 bootstrap 引腳，連接 bootstrap 電容器，使用 SW1BOOT 和 SW1LX 之間的連接。	-0.3 V to Vsw1LX + 6 V	Leave floating
18, 19	SW1IN	SW1 輸入電壓，使用至少 10pF 的電容器將兩個引腳一起旁路。	-0.3 V to 40 V	Co nn ect to VIN
20, 21	SW1LX	SW1 開關節點。連接電感器	-0.3 V to 40 V	Leave float ing
22	EN2	SW2 啟用輸入引腳	-0.3 V to 40 V	Conn ect to gro und
23	EN1	SW1 啟用輸入引腳	-0.3 V to 40 V	Conn ect to gro und
24	FS0B (NA for QM version)	失效安全輸出引腳。開漏輸出。QM版本需要接地	-0.3 V to 40 V	Connect to ground
25	SW1FB	SW1 輸出電壓反饋。當 SW1 輸出電壓小於 5.5V 時，使用內部或外部電阻器分壓器。當 SW1 輸出電壓大於 5.5V 時，使用外部電阻器分壓器。”	-0.3 V to 7 V	Connect to ground
26	PGOOD1	PGOOD1 輸出，用於監測選定電壓監測器的狀態。開漏輸出	-0.3 V to 5.5 V	Connect to ground
27	PGOOD2	“PGOOD2 輸出，用於監測選定電壓監測器的狀態。開漏輸出。	-0.3 V to 5.5 V	Connect to ground
28	VDIG	用於給邏輯電路供電的內部穩壓器輸出。使用 2.2pF 電容進行旁路。不允許外部負載。	-0.3 V to 2.0 V	N/A
29	BIAS_IN	外部偏置電源的輸入引腳。使用1pF電容進行旁路。連接到外部偏置電源（<5.5V）	-0.3 V to 5.5 V	Connect to ground
30	VCC	VCC 穩壓器/開關輸出。使用 10pF電容進行旁路。不允許外部負載。在沒有 BIAS IN 時，通常穩壓在4.7V 左右。	-0.3 V to 5.5 V	N/A
31	MODE/SYNCIN	通過 OTP 可選擇用於外部時鐘同步或選擇 PFM 和 PWM 操作模式之間切換。	-0.3 V to 5.5 V	Connect to ground
32	VIN	用於內部電路的輸入引腳。連接到電池輸入	-0.3 V to 40 V	N/A
—	EPAD	使用足夠數量的熱散引腳連接到地	一	N/A

圖2-4 SBC FS56 管腳定義

SBC FS56 針對 E3110 開發板使用的是 ASIL B 安全功能，對於 FS56 晶片還可以支持增強型 ASIL B 安全功能，相對應的封裝參考下圖：

圖 2-5 ASIL B 和增強型 ASIL B 版本引腳輸出

3. SBC FS56 在 E3110 晶片上的應用

Semidrive E3110 晶片封裝 LQFP176，需要滿足安全功能 ASIL B、支持 CANFD、LIN、UART 、I2C、ADC 等外設功能。同時針對 E3110 電源需輸出 5V 和 3.3V 電壓，分別給到 MCU 和外設供電，更重要的是 E3110 晶片具有自身的電源上下電時序要求。綜上考慮分析，選擇了 NXP SBC FS56 晶片作為 E3110 開發板的 SBC，作為 E3110 實現數據處理和控制功能。

3.1 E3110 的電源域

芯馳 E3110晶片分為三個域，分別是 AP 域，安全域和 RTC 域。它們的作用如下：

1、AP 域：這個域是處理器運行的主要區域，它包括了晶片的 CPU 和內存控制器等功能模塊。在 AP 域上運行的操作系統和應用程序可以與外部設備進行通信，包括網絡、存儲器、輸入輸出設備等。簡單來說，AP 域是晶片的“大腦”，負責處理運算和數據傳輸。

2、安全域：這個域是負責保護晶片敏感數據和安全性的區域，它包括了晶片的安全加密處理器和安全管理器等功能。安全域主要保護晶片中的重要數據，例如密鑰、加密算法和啟動代碼等。同時，安全域還可以阻止非法代碼的入侵，確保晶片的執行過程是安全的。

3、RTC 域：這個域是晶片中的實時時鐘區域，它包括 RTC 晶片和鬧 TC 域負鍾功能等。R 責保持晶片時間的準確性，同時可以設置時間鬧鐘和定時器等功能。這對於需要定時執行任務的系統來說非常重要，例如實時監控系統、計時系統等。

3.2 E3110 和 FS56 的上下電時序

E3110 晶片域的上下電時序應遵循以下規則：

RTC 域應先於其他域打開。RTC 域應在其他域之後關閉。這不是強制性的，但建議在 AP 域之前打開安全域，以及在 AP 域之後關閉安全域。

根據 E3110 的上下電時序，SBC FS56 的電源上下電時序也必須和 E3110 晶片同步。

根據 E3110 時序要求，SBC FS56 電源設計：外接 12V 電源供電，通過開關把 VBAT 分為兩路，一路給到 FS56 Debug 、一路給到 FS56 主晶片；

3.3 基於 E3110 的 FS56供電原理圖

1、外接 12V 電源供電，通過開關把 VBAT 分為兩路，一路給到 FS56 主晶片。

圖 3-1 FS56 VBAT 電壓原理圖

2、外接 12V 電源供電，通過開關把 VBAT

圖 3-2 FS56 VBAT_Debug 電壓原理圖

3、最終由 FS56 晶片的 SW1 輸出 BUCK 5V, SW2 輸出 BUCK 3V3。

圖 3-3 SW1、SW2 輸出 BUCK 電壓原理圖

如對此有更多需求，敬請聯繫世平集團 ATU 部門，atu.cn@wpi-group.com。

4. 參考文獻

[1] NXP 官網 FS5600 Product data sheet

[2] 下載鏈接：https://www.nxp.com.cn/products/power-management/pmics-and-sbcs/safety-sbcs/automotive-dual-buck-regulator-and-controller-with-voltage-monitors-and-watchdog-timer:FS5600

歡迎在博文下方留言評論，我們會及時回復您的問題。如有更多需求，歡迎聯繫大聯大世平集團 ATU 部門：atu.sh@wpi-group.com
作者：Sandy Yang/ 楊羽潔

★博文內容均由個人提供，與平台無關，如有違法或侵權，請與網站管理員聯繫。

★文明上網，請理性發言。內容一周內被舉報5次，發文人進小黑屋喔~