菊花链通信技术详解：原理、应用与方案对比
菊花链通信技术详解：原理、应用与方案对比
菊花链简介
菊花链（Daisy Chain）是一种配线方案，在电子领域广泛应用。在BMS（电池管理系统）中，菊花链通信技术通过减少元器件使用来降低成本，同时保持较高的通信稳定性。这种通信方式特别适合BMS在电池包内部的封闭应用场景。
在菊花链通信中，MCU通过专用的转换解码芯片将SPI信号转换成差分通讯信号，然后通过变压器或电容在相互隔离的采样芯片之间传递。
菊花链与CAN通信的区别
BMS主板与从板间的通信方式主要有两种：CAN通信和菊花链通信。CAN通信由于其在汽车电子上的广泛应用和良好的通信稳定性，早期被广泛采用。然而，出于成本考虑，菊花链通信逐渐成为主流。菊花链通信虽然稳定性略逊于CAN通信，但由于其使用元器件更少，成本优势明显，且在BMS的封闭应用场景中表现良好，因此目前市场上使用更多。
常见的菊花链AFE芯片
BMS行业的菊花链技术主要由AFE芯片厂家推动。早期AFE芯片与微控制器通信基本以SPI为主，针对菊花链通信，各芯片厂家开发出了不同的差分信号通信技术和协议转换技术。这些技术目前仍处于私有协议阶段，没有统一的行业标准。例如，Linear的Iso-SPI、NXP的TPL、Maxim的differential daisy-chain UART等。
菊花链数据结构
菊花链的数据帧结构类似于232等串行通讯，包含起始位和截止位。目前菊花链的数据帧定义尚未形成统一标准，不同芯片厂商有不同的定义。以ADI为例，其数据帧结构为16bit，NXP为52bit，TI为13bit。
一帧数据由11个 DaisyChain的bit和2个Daisy Chain的half bit组成（1个Daisy Chain bit为两个峰峰值为±5V脉冲），具体结构如下：
其中：
- Preamble为半个DaisyChain bit，1个5V正脉冲，用于触发Daisy Chain接收器的电平采样；
- SYNC为2个Daisy Chain bit，一般为00，用于Daisy Chain 接收器预采样：调节接收时钟和提前识别信号噪声，提高对后面8bit的数据帧抗干扰能力；
- DATA为数据帧的主要内容，由8bit组成；
- Byte ERRO为DaisyChain总线结构中的下位设备检测到接收错误时，提示上位设备重发数据的标志位，当上位机收到Byte ERRO的数据时，会重发上一帧数据，并Byte ERRO也会置1，提示下位机此帧为重发数据；
- Postamble为半个Daisy Chain bit，1个-5V脉冲，用于提示DaisyChain接收器数据发送结束。
菊花链方案介绍
TI方案
分布式电池包系统包含主机MCU，通过控制器局域网总线与车辆的控制单元连接。MCU处理器驱动连接到电池模块的电池监测器件，用于检测电压和温度。所有高压电池包均需要快速与主机MCU通信，可以添加任意数量的电池监测器件，具体取决于电池监测器支持的通道数量。
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。该接口使用差分信号设计，以降低电磁敏感性和增强大电流注入抗扰度。差分通信分别在COMP和COMN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）。
菊花链通信：
ADI方案
原文此处内容缺失。
NXP方案
NXP的MC33771采用可靠的高速菊花链通讯，可以替代传统的CAN总线通讯。对于96块单体电池串联的应用，菊花链通讯仅需2.6毫秒就能实现全部数据的采集与通信。飞思卡尔的电池监控芯片有电压和电流同步测量功能，可以在65微秒内实现内阻的测量。MC33664和MC33771的功能验证和诊断不仅可支持ISO 26262 SafeAssure功能安全，还可以对所有电压测量、电流测量、电池终端断线或漏电流以及ADC精度执行功能验证。