A software-based solution to decode Next-Gen SPC Infineon sensors on Aurix microcontrollers

Reliable sensor communication is a key requirement in automotive embedded systems, where accurate position and angle measurements support safety critical control functions. The SENT (Single Edge Nibble Transmission) protocol is widely adopted due to its time based encoding, robustness to noise, and suitability for low cost single wire communication. Within this framework, Short PWM Code (SPC) is defined as a SENT extension that enables bidirectional operation by transmitting wake up and trigger sequences over the same line used for data reception. However, recent SPC capable magnetic sensors introduce extended wake up sequences and modified frame structures that exceed configurability of fixed function SENT peripherals in Infineon AURIX™ TC3xx and TC4xx microcontrollers. The objective of this thesis is to design and implement a software defined SENT receiver and SPC transmitter on Infineon AURIX™ TC3xx and TC4xx architectures, enabling deterministic wake up generation, trigger management, frame decoding, and CRC verification using programmable logic, and to experimentally validate protocol compliance and electrical compatibility with SPC capable magnetic sensors under extended protocol configurations. The adopted methodology combines configuration of programmable on chip timing resources, embedded software development, and systematic laboratory validation. Deterministic wake up generation, trigger management, and event driven frame reconstruction are realized through configurable timing modules, while experimental testing evaluates timing accuracy, communication reliability, and robustness during concurrent transmission and reception. The results demonstrate correct protocol operation and compatibility with SPC capable magnetic sensors. The proposed modular and software defined architecture enhances scalability and adaptability, facilitating reuse across different sensor typologies and mitigating compatibility risks with future device generations. Future development may focus on implementation of data acquisition and processing using on chip peripheral resources to enable SPC communication with minimal CPU involvement while preserving deterministic timing behavior.

Una comunicazione affidabile con i sensori rappresenta un requisito fondamentale nei sistemi embedded automotive, dove misure accurate di posizione e angolo risultano necessarie per funzioni di controllo critiche per la sicurezza. Il protocollo SENT (Single Edge Nibble Transmission) è adottato su larga scala grazie alla sua codifica basata sul tempo, alla robustezza al rumore e alla sua peculiarità di comunicazione single wire a basso costo. In questo contesto, Short PWM Code (SPC) è definito come un'estensione del SENT che consente un funzionamento bidirezionale trasmettendo sequenze di wake up e trigger sulla stessa linea utilizzata per la ricezione dei dati. Tuttavia, i recenti sensori magnetici compatibili con SPC introducono sequenze di wake up estese e strutture di frame modificate che superano la compatibilità del modulo SENT nei microcontrollori Infineon AURIX™ TC3xx e TC4xx. L'obiettivo di questa tesi è progettare e implementare un ricevitore SENT e un trasmettitore SPC definiti via software su architetture Infineon AURIX™ TC3xx e TC4xx, consentendo la generazione deterministica del wake up, la gestione dei trigger, la decodifica dei frame e la verifica CRC mediante logica programmabile, e validare sperimentalmente la conformità al protocollo e la compatibilità elettrica con sensori che estendono le caratteristiche di SPC. La metodologia adottata combina la configurazione di risorse temporali programmabili integrate, lo sviluppo di software embedded e la validazione sistematica in laboratorio. La generazione deterministica del wake up, la gestione dei trigger e la ricostruzione dei frame basata su eventi sono realizzate tramite moduli configurabili, mentre le prove sperimentali valutano la precisione temporale, l'affidabilità della comunicazione e la robustezza durante trasmissione e ricezione simultanee. I risultati dimostrano il corretto funzionamento del protocollo e la compatibilità con sensori magnetici compatibili con SPC. L'architettura modulare e definita via software proposta migliora scalabilità e adattabilità, facilitando il riutilizzo con diverse tipologie di sensori e riducendo i rischi di compatibilità con future generazioni di dispositivi. Sviluppi futuri potranno concentrarsi sull'implementazione dell'acquisizione e dell'elaborazione dei dati tramite altre periferiche integrate, al fine di consentire la comunicazione SPC con un coinvolgimento minimo della CPU preservando il comportamento temporale deterministico.