TPL3协议：为菊花链通信注入新的生命力

谷谷小师妹

TPL3协议：为菊花链通信注入新的生命力

本文导读

在这个数字化时代，汽车行业正朝着智能化、电动化的方向飞速发展。而为了确保汽车电池管理系统的稳定运行，NXP推出了TPL菊花链通信协议，在电池管理系统与电池模块之间构建了一条高效、可靠的通信桥梁。
目前在NXP的AFE中支持的TPL协议分别是TPL1，TPL2，TPL3。 本文将对这三种TPL协议的差别以及最新推出的TPL3在应用和设计上的优势进行探讨。

TPL信号概述

在BMS系统中，如果需要使用TPL信号进行通信，则需要使用到NXP的通信隔离网关----MC33664/MC33665。
MC33664/MC33665也是一个TPL收发器。它会将来自MCU接口（SPI，CAN等）的数据，逐位将数据转换成脉冲相位编码的差分信号，再将差分信号转发到菊花链上。同样的，来自菊花链上的TPL信号也会经过网关转译成对应MCU接口的信号，再传输到MCU处理。 图 1 TPL信号的编码

TPL相关的信号编码如图所示,TPL通信就是由这四个基本元素构成：
➢ SOM（Start of Message）：传输报文的开始，当前TPL报文传输开始；
➢ EOM（End of Message）：传输报文的结束，当前TPL报文传输完成；
➢ Logic 1：代表数字信号 1；
➢ Logic 0：代表数字信号 0。

图 2 TPL通信报文示例

三种TPL协议的区别

TPL1、TPL2和TPL3除了传输报文的格式上之外，总体来说区别不算太大，具体的差别点，参考下表：

表 1 TPL1/2/3不同点

3.1TPL1协议报文格式
TPL1协议长度是由6个字段40个bit构成，具体组成如图3所示

图 3 TPL1协议报文格式

• Bit0-Bit7: 循环冗余校验(8位)；
• Bit8-Bit11: 命令字段(4位)；
• Bit12-Bit15: 设备ID字段(4位)；
• Bit16-Bit22: 寄存器地址字段(7位)；
• Bit23: 主/从字段(1位)，响应中始终为1；
• Bit24-Bit39: 寄存器数据字段(16位)。
  
  

3.2TPL2协议报文格式
TPL2协议和TPL1协议报文格式基本一致，最主要的区别在于TPL2协议的设备地址字段从4bit扩充到了6bit，可寻址的设备数就从15个设备变成了63个设备。

图 4 使用MC33664时的TPL2报文格式

• Bit0-Bit7: 循环冗余校验(8位)；
• Bit8-Bit9: 命令字段(2位)；
• Bit10-Bit11: 预留字段(2位)；
• Bit12-Bit15: 消息计数(4位)；
• Bit16-Bit21: 设备ID字段(6位)；
• Bit23-Bit22: 预留字段(2位)；
• Bit24-Bit30: 寄存器地址字段(7位)；
• Bit31: 主/从字段(1位)，响应中始终为1；
• Bit32-Bit47: 寄存器数据字段(16位)。
  
  

需要注意的是，TPL2协议兼容MC33664和MC33665，在MC33665上的TPL2报文相较图4有些许区别。

图 5 MC33665中的TPL2协议

• Bit10-Bit11：CADD菊花链地址(2位)。
  
  

产生这种区别是因为MC33665有着4个菊花链端口，但MC33664只有一个TPL端口。所以当使用MC33665作为隔离网关时，需要根据菊花链的地址去进行寻址，于是在原先Bit10-Bit11预留的数据段，改成CADD，用于寻找菊花链地址。

3.3TPL3协议报文格式
TPL3协议报文支持动态报文长度，DATALEN[1:0]决定了报文携带的数据长度。

图  6 四种指令的TPL3报文格式

• CRC: 循环冗余校验(16位)；
• padded: 可选择的数据域填充，填充的数据为0000h；
• DATA: 数据域，最高可支持8个字节的数据传输；
• RADD: 寄存器地址（14位）；
• DATALEN: 指示传输的数据段长度（2位）；
• MSGCNT: 本地消息计数器（4位）；
• DADD: 设备地址（6位）；
• CADD: 菊花链地址（3位）；
• MADD: 同一条菊花链上的端口地址（1位）；
• CMD：指示该报文需要执行的操作（2位）。
  
  

读操作请求报文中特有的数据段：

• 00000b：读指令中预留，该数据段的数值必须为0（5位）；
• PAD：指示是否需要在读指令的响应报文的数据段中添加填充数据（1位）；
• RESPLEN：指示一帧读指令的响应报文中包含几个寄存器的数据（2位）；
• NUMREG：该次读操作指令读取的寄存器数量。
  
  

TPL3的优势

TPL3协议相较另外两种协议的优势主要有下面两点：
1.TPL3协议报文支持动态报文长度，这就使得一帧TPL报文，最多可以读/写4个寄存器的数据。同时多寄存器连续读取和写入，这样的升级使得通信的效率得到较大的提升。2.TPL3协议的推出主要是针对着MC33665这个隔离网关进行使用的，由于加入了MADD(TPL端口地址)，以及CADD（TPL菊花链地址）这两个参数，配合有着4个TPL端口的MC33665使用，可以更好的进行菊花链拓扑的管理。