CN100382532C - 用于检测一个网络的部件的接地偏移的电路 - Google Patents

用于检测一个网络的部件的接地偏移的电路 Download PDF

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Abstract

为了改善一种方法和电路装置来检测网络系统部件的接地偏移，更具体地用于检查网络控制单元之间的接地触点，其中在至少一个总线系统上发送和接收数据，以便一方面在中断事件之前，已经在控制单元之间的接地连接的状态不再是最优的方面获得了一个警告，但是在另一方面接地故障不通过错误示出，于是提出‘a！在至少一个提供用于接收数据的总线线路和/或至少一个接收器线路(24)的空闲状态中，在一个可预定的第一时间期间消逝之后，扫描所述至少一个总线线路的电平电压(14)并将其与至少一个可预定的限制或者参考电势值比较，‘b！如果超过限制或者参考电势值(80)，生成至少一个接地错误信号，和‘c！根据在可预定的第二时间期间流逝之前，所述可预定的第二时间期间与可预定的第一时间期间同时启动并且比可预定的第一时间期间长，是否’c.1！至少一个总线线路或者至少一个接收器线路(24)的空闲状态仍然存在，或者’c.2！至少一个总线线路或者至少一个接收器线路(24)的空闲状态不再存在的事实，分别确认或者不确认接地错误信号。

Description

用于检测一个网络的部件的接地偏移的电路
技术领域
本发明涉及检测一个网络系统的部件的接地偏移的方法，更具体地涉及检查网络控制单元之间的接地触点的方法，其中在至少一个总线系统上发送和接收数据。
本发明还涉及用于检测一个网络系统的部件的接地偏移的电路装置，更具体的用于测试网络控制单元之间的接地触点的电路装置，其中在至少一个总线系统上发送和接收数据。
背景技术
更特别地用于汽车电子设备的系统通常对于组件部件之间的接地偏移灵敏，所述系统由串行总线系统网络连接；这特别适用于支持诸如容错CAN(控制器局域网络)物理层的单线式操作的总线系统。如果在这样的系统中，组件部件之间的接地偏移灵敏变得过大，将干扰或者甚至中断通信。
根据现有技术，总线线路本身在当前用作根据它们空闲电平检测是否与标称电平有偏差。总线线路的空闲状态是通过重叠网络系统中所有的组件得出的，并且允许与本地电源电压比较。当超过一个预定义的限制值时，应当假设本地接地连接不再是最优的并发出警告。
为了正确评估总线信号，总线处于其空闲状态并且此时没有有效的传输发生在总线上是重要的；当一个用户正在有效地发送时，与本地电源的比较将总导致错误的结果。为了避免这样，文档WO97/36184A1提出利用数字传输信号(TX)来保证在测量时总线处于其空闲状态。
但是，这个方法具有缺点，根据协议不能够排除在测量时总线不在其空闲状态。特别对于控制器局域网络(CAN)协议，总线还可处于其激活状态(确认位/仲裁相位/错误标志)而也不用存在的传输信号(TX)，并且用这种方式篡改接地偏移的测量；这导致一个接地故障的错误指示。
发明内容
从上面示出的缺点和不足开始，并同时得知了本领域的概要状况，本发明的一个目的是改善在开始段落中定义的类型的方法以及在开始段落中定义的类型的电路装置，其中一方面在中断事件之前，在控制单元之间的接地连接的状态不再是最优的方面已经获得了一个警告，但是在另一方面接地故障不通过错误示出。
该目的通过提供一种检测一个网络系统的部件的接地偏移的方法来实现，其中在至少一个总线系统上发送和接收数据，该方法的特征在于：
[a]在至少一个被提供用于接收数据的总线线路或者至少一个接收器线路的空闲状态中，在一个可预定的第一时间期间消逝之后，扫描所述至少一个总线线路的电平电压并将其与至少一个可预定的限制或者参考电势值比较，
[b]如果超过所述限制或者参考电势值，生成至少一个接地错误信号，和
[c]根据在可预定的第二时间期间流逝之前，所述可预定第二时间期间与可预定第一时间期间同时启动并且比可预定第一时间期间长，是否
[c.1]至少一个总线线路或者至少一个接收器线路的空闲状态仍然存在，或
[c.2]至少一个总线线路或者至少一个接收器线路的空闲状态不再存在的事实，分别确认或者不确认接地错误信号。
该目的还通过提供一种用于检测一个网络系统的部件的接地偏移的电路装置来实现，该电路装置的特征在于：
-至少一个比较器单元，其被分配给至少一个提供给所接收的数据并通向至少一个接收器单元的总线线路，同时在所述至少一个总线线路或者至少一个下游连接到该接收器单元的接收器线路的空闲状态中，在能够被至少第一定时器单元预定义的第一时间期间消逝之后，扫描所述至少一个总线线路的电平电压并借助比较器单元将其与至少一个可预定的限制或者参考电势值比较，
-与第一定时器单元的下游连接的至少一个第一开关或者触发器元件用于在超过限制或者参考电势值时缓存至少一个由比较器单元产生的接地错误信号，
-与至少第二定时器单元的下游连接的至少一个第二开关或者触发器元件，用于在能够被第二定时器单元预定义的第二时间期间消逝之前，至少一个总线线路或者至少一个接收器线路的空闲状态仍然存在的情况下，接管或者传输接地错误信号，所述第二时间期间与可预定的第一时间期间同时启动并且比可预定的第一时间期间持续得更长。
因此，本发明是基于这样一个事实，组件部件中间的、更特别的为一个系统中控制单元(电子控制单元(ECU))之间的接地偏移或者电势偏移可用串行总线系统确信地检测，比如利用控制器局域网(CAN)总线；这些控制单元(ECU)可例如是装备有闪存单元的微控制器(μC)、应用控制器或者协议控制器或者系统芯片。
根据本发明的机制现在允许抑制由协议干扰引起的错误的测量。可以在这样的线路中找到本发明的一个特性，其中总线上空闲电势的测量不是根据传输信号(TX)作出的，而是获得和评估接收器信号(R)。
根据本发明的极具创造性的实施例，当至少一个总线接收器变成逆行的(＝总线的空闲状态)时，启动至少两个定时器单元，只要总线保持逆行这些定时器单元就运行着。在第一个定时器单元运行了一个预定时间之后，扫描一个或者多个总线线路的电平并且将其与至少一个可预定的限制值比较；在线路稳定在一个特定电势之后，分别与一个特定时间延迟或者在一个所定义的时间窗内进行比较。
例如，当一个特定的最小负载电流流过电路装置的相应部分时，比较可接着被有利地激活。无论如何，如果超过限制值或者多个限制值并且接着生成了内部接地错误信号，则结果是一个有缺陷的接地触点。
如果现在总线继续在其空闲状态持续一个可预定的时间期间，直到第二定时器单元已经运行，这保证了先前扫描真正发生在总线的空闲阶段，并且结果是有效的；这有利地暗示了当检测偏差时，在可预定的第一时间期间的消逝(elapse)和在可预定的第二时间期间的消逝之间的时间间隔中，生成的接地错误信号以与相应组件部件相关的引入线(entry)的形式缓存在一个诊断存储器中；并且当总线系统在可预定第二时间期间已经消逝之后仍处于逆行时，即是空闲时，在电路装置的末端发出接地错误信号。
在电路装置的末端发出接地错误信号(即检测高于有关相应组件部件的限制或者阈值的偏差)可导致单线式接收阈值的移动。可替换地，或者作为对此的补充，可提供的是在由相应组件部件识别的高于限制或者阈值的偏差的情况下只能在至少一个控制单元没有负载电流时传输数据。
在另一方面，如果总线在第二定时器单元运行之前是激活的，或者变成主要的(＝不再是非空闲电平)，重置第一定时器单元和第二定时器单元并且拒绝接地偏移的测量，这就如在可预定第二时间期间已经消逝之后删除或者重置接地错误信号一样。换句话说，这表示在第一定时器单元和第二定时器单元完全运行之前，不能评估和发布接地偏移的测量，这样不会导致总线状态从逆行(空闲状态)到激活(非空闲状态)的变化。
根据一个优选实施例，定时器单元的相应延迟适用于所用的传输部分比特率。如前面已经解释的那样，存在一个在总线系统中的通信中的常规间隔上的空闲阶段，该阶段至少具有第二定时器单元的长度，能够作出一个接地评估。这提供一个根据从文献WO97/36184A1得知的方法的可靠的方式提取所有干扰事件的安全方案，并且总存在一个真正正确的接地偏移的可靠指示。
根据本方法以及本电路装置的另一个极具创造性的实施例，接地偏移的多个错误查询在作出错误指示“错误”的决定之前是可能的。
本发明最后涉及用于检测一个网络系统的部件的接地偏移的、前面所述的类型的方法和/或前面所表示的类型的电路装置的使用，所述电路装置更具体的用于测试网络控制单元之间的接地触点，所述网络控制单元比如是在汽车电子、更具体的为机动车辆的电子设备中的具有闪存单元或者系统芯片的微控制器(应用控制器、协议控制器，......)。
根据本发明，还可以理解在机动车辆中使用该方法和装置，除了特定数量的解决方案外还可进行电池电压的比较。
附图说明
如前面所述，存在多种以有利的方式配置本发明教导并同时加以改善的可能。为了这个目的，一方面，引用本发明的优选实施例，并且在另一方面，本发明的其他的实施例、特性特征和优点将进一步通过参考根据图1所示的实施例的示例实现来解释。
图1显示根据本发明的电路装置的实施例的例子的方框图。
具体实施方式
图1图表显示出一个电路装置100，通过该装置删除一个受错误影响的接地触点和/或一个网路系统的部件的一个接地偏移(也可是多个或许多接地偏移)；更具体地，电路装置100用于测试网络控制单元之间的接地触点，所述网络控制单元比如是在汽车电子中的具有闪存单元或者系统芯片的微控制器(应用控制器、协议控制器，......)，其中数据能经由通向接收器单元20的串行控制器局域网(CAN)总线系统10、12接收。
在本实施例的例子中，CANH[高]信号的评估通过例子示出(基本地，可评估总线信号，即在CANH[高]总线线路10的信号和在CANL[低]总线线路12的信号)。
如果空闲状态(信号状态“1”)已经到达CAN总线系统10、12并且尤其到达与接收器单元20的输出端22连接的接收器线路24，将启动与接收器单元20的下游(downstream)连接的第一定时器单元30和与接收器单元20的下游连接的第二定时器单元50。在此连接中，可以从图1中得知接收器单元20的输出端22与第一定时器单元30的输入端32和第二定时器单元50的输入端52连接。
如果该空闲状态持续第一定时器单元30的延迟的时间间隔，则在第一定时器单元30的输出34，该延迟的一个边界将触发与第一定时器单元的下游连接的第一D[延迟]触发器元件40的时钟输入，并且分配给CANH[高]总线线路10的比较器单元70的结果(经由D输入44应用于第一D[延迟]触发器元件40)被缓存。在这个连接中，可以从图1中得知第一定时器单元30的输出端34与第一D[延迟]触发器元件40的时钟输入端42连接。
实现这样缓存的结果，其中在第一时间期间已经流逝后，该第一时间期间可由第一定时器单元30预定义，扫描CANH[高]总线线路10的电平电压14，并由比较器单元70将其与可预定义的参考电势值80比较，其中可两次提供参考用户的触点；如果电平电压14超过参考电势值80，则由这个超出所生成的接地错误信号82(＝在接地偏移的情况下为信号状态“1”；否则在“ok”的情况，就是如果不存在接地偏移的情况下为信号状态“0”)将由比较器单元70的输出端76传递到第一D[延迟]触发器元件40的D输入44。在这个连接中，可以从图1中得知，比较器单元70的输出端76与第一D[延迟]触发器元件40的D输入端44连接。
如果现在在CAN总线系统10、12上保持空闲状态，并且特别在接收器单元20的输出端22的接收器线路24下游上不仅保持空闲状态第一定时器单元30的延迟的时间间隔，而且保持空闲状态第二定时器单元50的延迟的时间间隔(第二定时器单元50与第一定时器单元30并联；第二定时器单元50的延迟长于第一定时器单元30的延迟)，连接第二定时器单元50的下游的第二D[延迟]触发器元件60的边界(第二定时器单元50的输出端54与第二D[延迟]触发器元件60的时钟输入端62连接；参看图1)在第二定时器单元50的延迟也消逝之后取代接地偏移的中间测量结果。
接地偏移的测量的中间结果的相应的信号路径，经由第二D[延迟]触发器元件60的D输入64从第一D[延迟]触发器元件40的Q输出46运行到第二D[延迟]触发器元件60的D输出66(信号状态“1”＝接地错误)。在这一连接中，可以从图1得知第一D[延迟]触发器元件40的Q输出端46与第二D[延迟]触发器元件60的D输入端64连接。
在结果中，与第二定时器单元50的下游连接的第二D[延迟]触发器元件60接管来自比较器单元70的接地错误信号82，并且如果当由第二定时器单元50预定的第二时间期间消逝时CAN总线线路10、12或者接收器线路24的空闲状态仍然存在，则将所述接地错误信号传递给第二D[延迟]触发器元件60的Q输出66，所述时间期间与预定的第一时间期间同时开始并且比预定的第一时间期间持续得更长。于是，该功能的决定因素是第二定时器单元50具有比第一定时器单元30更长的延迟，同时第一定时器单元30的延迟和第二定时器单元50的延迟适于CAN总线线路10、12的比特率。
在另一方面，如果在第二定时器单元50运行之前，激活的总线信号出现(在接收器线路24上的信号状态“0”)，重置两个定时器单元30、50以及第一D[延迟]触发器元件40并且接地错误输出信号82保持未受影响；换句话说，这表示先前在输出设置的接地偏移继续为完全与先前检测的无错误状态一样的状态。
可总结为，在图1中显示的电路装置100实现了一个检测网络连接的控制单元之间的接地偏移的方法，其中接收器信号(RX)由两个定时器单元30、50评估并且在接收器信号(RX)指示总线10、12、24的空闲状态之前，定时器单元30、50是未激活的。
在第一定时器30运行之后，作出总线信号14与操作电压80的比较，同时待测量的电压被应用于比较器单元70的输入72并且待测量的电压应当比较的电势被应用于比较器单元70的相应的另一个输入74。从一个电压由至少一个多路复用器生成应用于比较器单元70的输入72、74的各种电势，并将所述各种电势应用于比较器单元70相应的输入72、74。
缓存该比较的结果而不用马上发射；在第二定时器50运行前不发射比较结果，其具有比第一定时器30更长的运行时间，并且仅当在第二定时器50显示一个稳定空闲状态之前，接收器信号(RX)已经指示一个稳定空闲状态时。
另一方面，如果接收器信号(RX)同时离开其空闲状态，即在第一定时器30的运行和第二定时器50的运行之间，两个定时器30、50被重置为缓存的比较结果。
参考标记列表
100 电路装置
10 总线线路，更特别地为CANH[高]总线线路
12 总线线路，更特别地为CANL[低]总线线路
14 电平电压
20 接收器单元
22 接收器单元20的输出端
24 接收器线路
30 第一定时器单元
32 第一定时器单元30的输入端
34 第一定时器单元30的输出端
40 第一开关或者触发器元件，更特别地为第一(D(延迟))触发器元件
42 第一开关或者触发器元件40的时钟输入
44 第一开关或者触发器元件40的D输入
46 第一开关或者触发器元件40的Q输出
50 第二定时器单元
52 第二定时器单元50的输入端
54 第二定时器单元50的输出端
60 第二开关或者触发器元件，更特别地为第二(D(延迟))触发器元件
62 第二开关或者触发器元件60的时钟输入
64 第二开关或者触发器元件60的D输入
66 第二开关或者触发器元件60的Q输出
70 比较器单元
72 比较器单元70的第一输入端
74 比较器单元70的第二输入端
76 比较器单元70的输出端
80 限制或者参考电势值
82 接地错误信号

Claims (16)

1.检测一个网络系统的部件的接地偏移的方法，其中在至少一个总线系统上发送和接收数据，其特征在于
[a]在至少一个被提供用于接收数据的总线线路(10、12)或者至少一个接收器线路(24)的空闲状态中，在一个可预定的第一时间期间消逝之后，扫描所述至少一个总线线路(10、12)的电平电压(14)并将其与至少一个可预定的限制或者参考电势值(80)比较，
[b]如果超过所述限制或者参考电势值(80)，生成至少一个接地错误信号(82)，和
[c]根据在可预定的第二时间期间流逝之前，所述可预定第二时间期间与可预定第一时间期间同时启动并且比可预定第一时间期间长，是否
[c.1]至少一个总线线路(10、12)或者至少一个接收器线路(24)的空闲状态仍然存在，或
[c.2]至少一个总线线路(10、12)或者至少一个接收器线路(24)的空闲状态不再存在的事实，分别确认或者不确认接地错误信号。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法用于测试网络控制单元之间的接地触点。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于在可预定的第一时间期间的末端与可预定的第二时间期间的末端之间的时间间隔中，缓存在方法步骤[b]中生成的接地错误信号(82)而不将其输出。
4.权利要求3所述的方法，其特征在于
在方法步骤[c.1]的情况下，在可预定的第二时间期间消逝之后输出接地错误信号(82)，或者
在方法步骤[c.2]的情况下，在可预定的第二时间期间消逝之后删除或者重置接地错误信号(82)。
5.权利要求1所述的方法，其特征在于可预定的第一时间期间和可预定的第二时间期间适应于总线线路(10，12)的比特率。
6.用于检测一个网络系统的部件的接地偏移的电路装置(100)，其特征在于
-至少一个比较器单元(70)，其被分配给至少一个提供给所接收的数据并通向至少一个接收器单元(20)的总线线路(10、12)，同时在所述至少一个总线线路(10、12)或者至少一个下游连接到该接收器单元(20)的接收器线路(24)的空闲状态中，在能够被至少第一定时器单元(30)预定义的第一时间期间消逝之后，扫描所述至少一个总线线路(10、12)的电平电压(14)并借助比较器单元(70)将其与至少一个可预定的限制或者参考电势值(80)比较，
-与第一定时器单元(30)的下游连接的至少一个第一开关或者触发器元件(40)用于在超过限制或者参考电势值(80)时缓存至少一个由比较器单元(70)产生的接地错误信号(82)，
-与至少第二定时器单元(50)的下游连接的至少一个第二开关或者触发器元件(60)，用于在能够被第二定时器单元(50)预定义的第二时间期间消逝之前，至少一个总线线路(10、12)或者至少一个接收器线路(24)的空闲状态仍然存在的情况下，接管或者传输接地错误信号(82)，所述第二时间期间与可预定的第一时间期间同时启动并且比可预定的第一时间期间持续得更长。
7.如权利要求6所述的电路装置，其特征在于所述电路装置用于检查网络控制单元之间的接地触点，同时在至少一个总线系统上发送和接收数据。
8.如权利要求6所述的电路装置，其特征在于
-总线系统(10、12)被安排为具有至少一个CANH[高]总线线路(10)和至少一个CANL[低]总线线路(12)的控制器局域网(CAN)总线系统，和
-接收器单元(20)的输出端(22)与第一定时器单元(30)的输入端(32)和第二定时器单元(50)的输入端(52)连接，
-第一开关或者触发器元件(40)被安排为第一触发器元件，和
-第二开关或者触发器元件(60)被安排为第二触发器元件，。
9.如权利要求8所述的电路装置，其特征在于所述第一触发器元件为第一D[延迟]触发器元件。
10.如权利要求8所述的电路装置，其特征在于所述第二触发器元件为第二D[延迟]触发器元件。
11.如权利要求8所述的电路装置，其特征在于
-第一定时器单元(30)的输出端(34)与第一D[延迟]触发器元件(40)的时钟输入端(42)连接，
-比较器单元(70)的输出端(76)与第一D[延迟]触发器元件(40)的D输入端(44)连接，
-第二定时器单元(50)的输出端(54)与第二D[延迟]触发器元件(60)的时钟输入端(62)连接，和
-第一D[延迟]触发器元件(40)的Q输出端(46)与第二D[延迟]触发器元件(60)的D输入端(64)连接。
12.如权利要求6所述的电路装置，其特征在于第二定时器单元(50)与第一定时器单元(30)并联。
13.如权利要求6所述的电路装置，其特征在于第一定时器单元(30)的延迟和第二定时器单元(50)的延迟适应于总线线路(10、12)的比特率。
14.用于检查一个网络系统的部件的接地偏移的方法，该方法使用权利要求1到5的至少一个所述的方法和/或权利要求6到13的至少一个所述的电路装置(100)。
15.权利要求14所述的方法，其特征在于所述方法用于检查汽车电子设备中的网络控制单元之间的接地触点。
16.权利要求15所述的方法，其特征在于所述方法用于检查机动车辆的电子设备中的网络控制单元之间的接地触点。
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