專利名稱：把外部設(shè)備連接到串行FlexRay數(shù)據(jù)總線上的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種把外部設(shè)備連接到串行FlexRay數(shù)據(jù)總線上的裝 置，特別是把 一 種診斷用的外部檢測設(shè)備連接到敷設(shè)在汽車內(nèi)的 FlexRay數(shù)據(jù)總線上的裝置。
背景技術(shù)：
汽車廠用這種檢測設(shè)備來進行故障診斷需要一個到敷設(shè)在汽車內(nèi) 的內(nèi)部總線系統(tǒng)的入口 。這種檢測設(shè)備分析傳輸?shù)娇偩€上的數(shù)據(jù)通信， 即進行所謂的總線監(jiān)控。常規(guī)的總線系統(tǒng)例如CAN(控制區(qū)域網(wǎng))或LIN (局部互聯(lián)網(wǎng))只具有相當?shù)偷臄?shù)據(jù)傳輸速率，例如CAN只有大約1兆 比特/秒的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。所以在這種常規(guī)數(shù)據(jù)總線情況下，外部 檢測設(shè)備可直接連接到串行總線上而不嚴重影響信號質(zhì)量，盡管連接的 設(shè)備以其連接線的固有電容和電感而使傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線上的信號有所 失真。
由于FlexRay數(shù)據(jù)總線的高數(shù)據(jù)傳輸速率，當然不再可能把檢測設(shè) 備或診斷設(shè)備直接連接到串行FlexRay數(shù)據(jù)總線上，因為由于連接的檢 測設(shè)備的電容或電感引起信號質(zhì)量明顯下降，以至在通過串行FlexRay 數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)傳輸時在連接外部設(shè)備的情況下會嚴重增加數(shù)據(jù)傳 輸?shù)某鲥e率。

發(fā)明內(nèi)容
所以本發(fā)明的目的是提出一種容許把外部設(shè)備連接到串行FlexRay 數(shù)據(jù)總線上的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的是通過一種具有在權(quán)利要求1中給出的特征 的裝置來實現(xiàn)的。
本發(fā)明提出一種把外部設(shè)備連接到串行FlexRay數(shù)據(jù)總線上的連接 裝置，在該數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)作為電壓差信號通過兩根數(shù)據(jù)傳輸線進行傳 輸。為了保持電壓差信號的信號完整性，該外部設(shè)備通過一個有源的星 形連接與其余的串行F1 e x R a y數(shù)據(jù)總線隔離。在本發(fā)明裝置的 一種實施例中，有源的星形連接具有至少兩個總線 驅(qū)動電路和一個內(nèi)部信號倍增器。
在本發(fā)明裝置的一種實施例中，每個總線驅(qū)動電路都具有
一個電壓源，用來產(chǎn)生一個顯示無信號通過該串行總線傳輸?shù)男盘?br> 電平；
一個用來產(chǎn)生發(fā)送電壓差信號的推挽輸出級； 一個用來在接收"喚醒符號"時產(chǎn)生喚醒信號的窗口比較器；
一個用來產(chǎn)生接收電壓差信號的施密特觸發(fā)器。
在本發(fā)明裝置的實施例中，電壓差信號具有一個大約+/- 500毫伏 至大約+/- 1伏的信號擺幅。
在本發(fā)明裝置的實施例中，數(shù)據(jù)以10兆比特/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率通 過該串行FlexRay數(shù)據(jù)總線進行傳輸。
在本發(fā)明裝置的實施例中，有源星形連接放大從總線驅(qū)動電路接收 的數(shù)椐信號并借助該推挽輸出級接收的數(shù)據(jù)信號在放大下通過全部其 余總線驅(qū)動電路繼續(xù)傳輸。
在本發(fā)明裝置的實施例中，該外部設(shè)備是一個用來分析在該串行 FlexRay數(shù)據(jù)總線上傳輸?shù)牟顒有盘柕臏y試設(shè)備。


下面參照附圖來說明把外部設(shè)備連接到串行F1 exRay數(shù)據(jù)總線上的 本發(fā)明裝置的 一 些優(yōu)選實施例的重要特征。 附圖表示
圖1說明本發(fā)明裝置的FlexRay數(shù)據(jù)總線的一種布局的示例； 圖2A、 2B說明本發(fā)明裝置的工作原理用的FlexRay數(shù)據(jù)總線的不 同布局；
圖3把外部設(shè)備連接到串行F1 e x Ra y數(shù)據(jù)總線上的本發(fā)明裝置的一 個可能實施例的電路簡圖4 FlexRay數(shù)據(jù)總線的另一個例子，該總線具有用于連接外部設(shè) 備的本發(fā)明裝置。
具體實施例方式
圖1表示FlexRay數(shù)據(jù)總線的布局的一個例子。FlexRay數(shù)據(jù)總線是一種串行數(shù)據(jù)總線，在這種數(shù)據(jù)總線時，數(shù)據(jù)作為電壓差信號通過兩 條數(shù)據(jù)傳輸線進行傳輸，其中這兩條數(shù)據(jù)傳輸線相互絞合敷設(shè)在例如汽
車的車身內(nèi)。FlexRay數(shù)據(jù)總線的總線協(xié)議允許汽車內(nèi)的不同節(jié)點或控 制器在嚴格的實時要求的情況下相互靈活。FlexRay數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳 輸速率約為10兆比特/秒并明顯高于汽車中的常規(guī)串行總線系統(tǒng)。在時 間控制的運行才莫式過程中的固定傳輸時間以及剩余時間間隔的事件定 向的數(shù)據(jù)傳輸在數(shù)據(jù)傳輸時可保證相當高的靈活性和可靠性。FlexRay 數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)具有不同的組成部分，特別是無源的星形連接、總線驅(qū)動 器和有源的星形連接。其他組成部分例如還有末級電路、ESD保護電路 和共模濾波器。
在圖1所示FlexRay總線系統(tǒng)的例子中，兩個星或星形連接通過一 個FlexRay總線相互連接。其中在每個星上連接有總線系統(tǒng)的多個節(jié)點 或控制器。有源星作為多向信號放大器工作而無需定時更新。只要沒有 發(fā)送信息，F(xiàn)lexRay數(shù)據(jù)總線的全部臂或分支的活動都被監(jiān)控。如果在 一個臂上監(jiān)測出有活動，則全部其他的臂組合成可繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)信號。
圖2A、 2B表示一個FlexRay數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的多種布局。網(wǎng)絡(luò)可靈 活地組成如圖2A所示的經(jīng)典的總線布局或圖2B所示的星形布局。
在一種可能的實施例中，F(xiàn)lexRay數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)具有兩個信道，這 兩個信道可進行冗余的或帶寬上設(shè)定的更多的數(shù)據(jù)傳輸。 一個附加的監(jiān) 控機構(gòu)即所謂的總線監(jiān)控器可防止錯誤功能，因為這種監(jiān)控器可監(jiān)控每 個節(jié)點在固定時間點發(fā)送信息的總線入口。如圖2B所示，不同的控制 器或節(jié)點部分冗余地通過有源星形連接和兩個信道相互連網(wǎng)。數(shù)據(jù)在串 行FlexRay數(shù)據(jù)總線上按幀傳輸?？刂破骰蚬?jié)點的同步借助傳輸?shù)耐?信息來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)幀按時隙向數(shù)據(jù)總線傳輸，每個節(jié)點或控制器對應一 或多個時隙。在串行數(shù)據(jù)總線上連接的控制器或節(jié)點監(jiān)聽通過總線傳輸 的數(shù)據(jù)通信。
圖3表示把一個外部設(shè)備2連接到串行FlexRay數(shù)據(jù)總線3上的本 發(fā)明裝置1的優(yōu)選實施例的電路簡圖，在該總線上，數(shù)據(jù)作為電壓差信 號通過兩根數(shù)據(jù)傳輸線3a、 3b進行傳輸。數(shù)據(jù)傳輸線3a、 3b例如用絞 合線制成。為了保持在串行數(shù)據(jù)總線3上傳輸?shù)幕鶞蕯?shù)據(jù)信號的信號完 整性，本發(fā)明裝置l把設(shè)備2與串行FlexRay數(shù)據(jù)總線3隔離開來。為 此，本發(fā)明裝置具有一個帶有至少兩個總線驅(qū)動電路4A、 4B的集成有源星形電路以及一個信號倍增電路5。裝置1具有一個把外部設(shè)備2連 接到總線驅(qū)動電路4A上的插座6。
圖3所示兩個總線驅(qū)動電路4A、 4B的任一個都具有一個用于產(chǎn)生 大約2.5伏信號電平的電壓源，該信號電平顯示沒有信號傳輸，即顯示 一個所謂的IDLE狀態(tài)。在該狀態(tài)下，數(shù)據(jù)總線未被占用。此外，兩個 總線驅(qū)動電路4A、 4B的任一個都具有一個用于產(chǎn)生發(fā)送電壓差信號的 推挽輸出級PPE,且推挽輸出級分別是可接通或斷開的。這兩個總線驅(qū) 動電路4A、 4B還分別具有一個用于產(chǎn)生喚醒信號的窗口比較器。此外， 在總線驅(qū)動電路4A、 4B中，分別配置一個用于產(chǎn)生接收基準數(shù)據(jù)信號 的施密特觸發(fā)器S。兩個接口的監(jiān)控借助相當緩慢的窗口比較器F來完 成。信息本身通過相當快的施密特觸發(fā)器S繼續(xù)傳送。內(nèi)部信號倍增器 5在圖3所示實施例中接通連接在FlexRay數(shù)椐總線3上的總線驅(qū)動電 路4B，外部測試設(shè)備2則可通過插座6連接到總線驅(qū)動電路4A上。在 優(yōu)選實施例中可配置信號倍增器5或內(nèi)部開關(guān)裝置5。如圖3所示，配 置有終端電阻7A、 7B,最好是把信號反射減小到最低限度的歐姆電阻。 此外，電壓源是通過推挽式電阻連接到數(shù)據(jù)傳輸線上的。在該總線上傳 輸?shù)牟顒与妷涸跉W姆負荷下典型地為+/- 500毫伏至+/- 1伏。在總線 上加一個差動信號。大致O伏的電壓顯示總線為空載，即沒有傳送信息。 負電壓相當于邏輯數(shù)據(jù)位值"0",正電壓則相當于邏輯數(shù)據(jù)位值"1"。 數(shù)據(jù)通過串行FlexRay數(shù)據(jù)總線3以10兆比特/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率串行 傳輸。
在圖3所示實施例中，本發(fā)明裝置1只有兩個總線驅(qū)動電路4A、4B。 對其他實施例來說也可具有多個總線驅(qū)動電路4,特別是在有多個測試 設(shè)備2連接到串行總線3上時。
圖4表示FlexRay數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的一個例子，在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通 過數(shù)據(jù)總線3在節(jié)點或控制器8-A、 8-B、 8-C、 8-N之間串行傳輸。通 過本發(fā)明裝置1可連接一個外部設(shè)備2特別是一個外部測試設(shè)備。在用 圖3所示本發(fā)明裝置1的情況下，通過內(nèi)部布線可使外部測試設(shè)備2與 串行數(shù)據(jù)總線3脫耦或隔離，也即在一側(cè)上信號電平的改變或信號整形 的改變不改變另一側(cè)的信號電平或信號波形。如果測試設(shè)備2不連接到 裝置1上，這不影響串形數(shù)據(jù)總線3上的信號傳輸。測試設(shè)備2的連接 線的長度也不影響串行數(shù)據(jù)總線3的數(shù)據(jù)傳輸。通過串行FlexRay數(shù)據(jù)總線3和診斷設(shè)備2之間的隔離，即使在測試過程中也可保持串行數(shù)據(jù) 總線3上的信號完整性，所以與正常運行比較，測試過程的出錯率沒有 增加。在串行數(shù)據(jù)總線3上傳輸?shù)男盘柌粫驗闇y試系統(tǒng)或外部測試設(shè) 備的連接而受到影響。
權(quán)利要求
1.把外部設(shè)備(2)連接到串行FlexRay數(shù)據(jù)總線上的裝置(1)，在該總線上，數(shù)據(jù)作為電壓差信號通過兩根數(shù)據(jù)傳輸線(3a、3b)進行傳輸，其中，為了保持電壓差信號的信號完整性，設(shè)備(2)通過一個有源的星形電路與串行FlexRay數(shù)據(jù)總線(3)隔離。
2. 按權(quán)利要求1的裝置，其中，該有源星形電路具有至少兩個總線驅(qū)動電路(4A、 4B)和一個信號 倍增器(5)。
3. 按權(quán)利要求2的裝置， 其中每個總線驅(qū)動電路(4A、 4B)具有(a) —個用來產(chǎn)生信號電平的電壓源，該信號電平顯示，沒有 信號通過串行FlexRay數(shù)據(jù)總線(3)傳輸；(b) —個用來產(chǎn)生發(fā)送電壓差信號的推挽輸出級(PPE);(c) 一個用于在收到喚醒符號時產(chǎn)生喚醒信號的窗口比較器 (F);(d ) —個用于產(chǎn)生接收電壓差信號的施密特觸發(fā)器(S )。
4. 按權(quán)利要求l的裝置，其中，該電壓差信號具有大約+/- 500毫伏至大約+/- l伏的信號擺幅。
5. 按權(quán)利要求l的裝置，數(shù)據(jù)以10兆比特/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率在串行FlexRay數(shù)據(jù)總線(3) 上進行傳輸。
6. 按權(quán)利要求l的裝置，其中，有源星形電路把從總線驅(qū)動電路(4A、 4B)接收的數(shù)據(jù)信號借助該 推挽輸出級(PPE)在放大下通過全部其余總線驅(qū)動電路繼續(xù)傳輸。
7. 按權(quán)利要求1的裝置，其中，設(shè)備(2)是一個測試設(shè)備，用以分析在串行FlexRay數(shù)據(jù)總線上 傳輸?shù)碾妷翰钚盘枴?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種把外部設(shè)備(2)連接到串行FlexRay數(shù)據(jù)總線上的裝置(1)，在該總線上，數(shù)據(jù)作為電壓差信號通過兩根數(shù)據(jù)傳輸線(3a、3b)進行傳輸，其中為了保持電壓差信號的完整性，設(shè)備(2)通過一個有源星形電路與串行FlexRay數(shù)據(jù)總線(3)隔離。
文檔編號G06F13/40GK101622613SQ200880006789
公開日2010年1月6日 申請日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月2日
發(fā)明者R·休格爾 申請人:羅伯特·博世有限公司