轮速传感器AK传输协议学习

AK协议用于数据信号的传输，它是一种轮速传感器（WSS）和电子控制单元（ECU）的标准接口。由传感器产生的信号经过信号调理单元处理，产生速度信号和数据信号。  

1.AK协议定义

AK协议是控制器和测量设备之间通信的方式，广泛应用于整车耐久转毂等测试中，如AVL VECON。人们通常都是用VECON界面设置试验曲线，但通过AK可以实现设备的自动化。如下图所示：集合INCA和AK，实现了闭环控制，可用于重复的试验，如失火等。

AK信号的格式如Fig 6所示。

一帧AK信号包含速度脉冲(speed pulse)和数据协议位(data protocol bits)，对应着速度信号和数据信号。速度脉冲反映齿轮的结构，且可根据相邻两个速度脉冲的时间间隔算出轮速。数据协议位表示其他额外信息，比如旋转方向、场幅度(field amplitude)等内容。AK信号是通过改变电流的大小来传输数据，电流分为三级。高等级电流(I_CCH，HIGH-level supply current)，一般取28mA，用于速度脉冲；中等级电流(I_CCM，MID-level supply current)，一般取14mA，用于数据协议位；低等级电流(I_CCL，LOW-level supply current)，一般取7mA，用于表示信号中的低电平。

当传感器检测到过零输入信号时（即检测到磁场为0），延时t_d（70~121us）后输出一个速度脉冲，脉冲宽度为t_p（通常为50us）。速度脉冲后面是数据协议位，最多有9个的数据单元。每个数据单元表示1位数据，所占时长为t_p。在速度脉冲和数据协议位的第一个数据单元之间存在t_p/2的时间间隔。 下图(Fig 7)是协议数据位的表示方法。在数据单元的时间段内，若检测到电流上升沿则表示数据1，电流下降沿表示数据0。若不存在电流边沿，则该位数据无效。

协议数据位最多有9位，每一位的定义如Table 4。

2 AK信号的两种状态

根据输入信号的频率不同，发出的AK信号将会有两种状态：低速运行和高速运行。

2.1 低速运行

当输入信号频率较低，以至于距离上次检测到过零输入信号的时间已超过T_stop（通常为150ms）时，仍未有新的过零输入信号出现，则将信号重新发送一遍，但速度脉冲用电流大小为I_CCM的人工速度脉冲代替。若继续T_stop后依然未检测到过零输入信号，继续重复发送。如果在1秒内没有检测到过零信号，或相关迟滞电平在250毫秒内没有通过，系统进入低速模式，协议数据位中的模式位(M)由0变为1。在重复发送信号时，若一帧信号还没发送完时检测到了过零信号输入，则发送新速度脉冲之前终止重复传输。因存在延时t_d，所以在检测到过零信号后正在发送的数据单元可以正常发送完毕，并且发送新速度脉冲前存在至少t_p/2的时间间隔。如Fig 8所示。

2.2 高速运行

当输入信号的频率很高时，速度脉冲后面的9个数据单元并不一定会全部发送，但正在发送的数据单元都可以正常发送完毕，而且每帧数据一定存在一个速度脉冲。这种运行状态和低速运行中重复发送信号的终止方式一致，如Fig 8所示。

3 相关参数

CH50X 系列是带AK协议的ABS轮速传感器IC，包含多个产品型号：CH503/CH504/CH505等，支持方波/PWM/AK输出协议，可支持功能安全ASIL-B系统。该系列产品的工作电压范围覆盖4.5V-20V，工作温度支持-40~150度，适用于收集齿轮转速、位置和方向检测以及需要一定精确级别的边缘检测，如汽车凸轮轴传感。

【产品优势】

CH503/CH504/CH505等多种型号

支持标准输出/PWM输出/AK输出协议

可支持功能安全ASIL-B系统

技术规格:

应用：变速箱，汽车凸轮轴

审核编辑：汤梓红