CN100523843C - 操作屏蔽的连接的方法和通信网络 - Google Patents
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Abstract
提供一种操作屏蔽的连接的方法，其中信号通过连接线(5a，5b)在通信网络的两个节点(1)之间交换，以及该连接线(5)具有屏蔽(3)，通过该方法可以确定该屏蔽(3)处在正常状态，建议当信号从第一节点(1)通过该连接线(5)被发送到相邻的节点时，电流(IShield)被汲取到该屏蔽(3)，以及当以其它方式进行操作时，该屏蔽(3)被设置到偏置电压(UBias)。还规定了一个适当地安排的通信网络。
Description
本发明涉及操作通信网络上的屏蔽的连接的方法，其中信号通过连接线在通信网络的两个节点之间进行交换以及该连接线具有屏蔽(shield)，以及还涉及通信网络。
在通信网络上，变化的信号在形成通信网络的节点之间进行交换，该信号或者从一个节点传送到下一个节点和/或在该节点上被处理。对于信号的交换，使用本领域技术人员熟悉的消息传输协议，通过该协议而协调在节点处的发送和接收。为各个节点之间的连接，即为其间的信号交换所使用的是连接线，尤其是具有金属线的形式的连接线，通过这些线，信号通常以电脉冲的形式被传送。为了当例如存在外部电磁场时确保信号不被干扰地传送，连接线每个都具有屏蔽，它们在某些应用中可以是不接地的。屏蔽可以以形成围绕连接线护套的铜线编织物的形式被产生。对于要完全屏蔽的连接线，有必要使屏蔽在连接线的整个长度上是连续的，以及使其被连接到节点处的相应的屏蔽，以阻止会对信号传输造成有害影响的干扰的电磁场进入。
在这种情形下一些可被认为是缺点的方面是：对于屏蔽的损坏只能通过对该屏蔽进行单独的检验才能发现，这意味着：在从一个节点向另一个节点发送消息的操作正在进行中时，不能检测到由于该屏蔽上的故障所造成的屏蔽作用的降级。
本发明的目的是规定一种操作屏蔽的连接的方法，通过这种方法可以在操作正在进行的同时，监视该屏蔽的正常状态。也提供了相应的通信网络。
这些目的是藉助于权利要求1到6中规定的特性而达到的。
本发明在于以下事实：被连接到节点屏蔽的连接线的屏蔽可以通过在该节点处提供的转换(changeover)装置而交替地使电流施加到它，或可被设置到一个电压。在这种情形下，当该节点处在发送模式时，即当所讨论的节点正在通过连接线发送消息到例如相邻的节点时，在各自的情形下电流被加到该屏蔽上以及电流被从该屏蔽汲取(draw)。如果该屏蔽是完好的，则这个电流(具体地是直流电流)通过该屏蔽流到下一个节点，以及在那里可以用适当的电流测量装置进行测量。这意味着，从该一个节点既通过连接线发送消息又通过屏蔽发送恒定的电流。如果在通信网络上的接收节点既通过连接线接收到消息又通过该屏蔽接收到电流，则这个相邻的节点能够确定该屏蔽未被损坏。如果在屏蔽中有一个完全的断裂，则虽然将接收到一个信号，但无论如何没有电流到达该接收节点，且这样将确定该屏蔽中有断裂。如果例如由于绝缘的故障，该屏蔽被与地短路，则电流流到地，且将不会到达该相邻的节点，以及将同样地确定该消息传输是有故障的。如果该屏蔽上只有局部断裂，则这将以减小的电流电平来分辨(resolute)，这同样地被解译为平均故障消息传输。
然而，尽管有上述的内容，本发明的真正核心概念是让连接线的屏蔽被设置到一个电压，然后测量这个电压。当节点以其它方式工作时，即当它正在接收消息或者既不发送也不接收消息时，该屏蔽通过转换装置被设置为偏置电压，该偏置电压可以用在相邻节点或优选地在节点本身处的适当测量装置来确定，以及在这种情形下，与预置的偏置电压的差值也可以在节点本身或在相邻节点处被确定，以及可以这样地登记对该屏蔽的损坏。
不言而喻，在被连接到节点的情形下，连接线的屏蔽通过适当的连接装置被连接到转换装置和节点本身的屏蔽上。
本发明的优点在于以下方面：对两个节点之间的连接线屏蔽的损坏可以通过这个方法和通过这种通信网络而容易地被确定。
本发明的有利实施例的特征在于相应的各组从属权利要求。
如在权利要求2和7中要求的，优选地选择的是在屏蔽上相对于电压USplit的偏置电压或从该屏蔽流到生成USplit的分压器中心的电流。这样做的优点在于，偏置电压UBias并不是相对于处于零电压的地而选择的，这样，即使在通信网络正在工作时，测量值的分析也不受诸如在机动车辆上网络中典型地发生的零点移位的影响，
为了允许检验该屏蔽的正常状态，如在权利要求3和8中表征的，优选地在所有这样的节点处监视屏蔽上的电压UShield，即：在所述节点之间，消息在连接线上被发送。在这种情形下，屏蔽的不同状态可以从被加到屏蔽上的电压UShield来确定，正如下表所示的。
| 发送 | 接收 | |
| 屏蔽接地 | U<sub>Shield</sub><U<sub>Limit，low</sub> | U<sub>Shield</sub><U<sub>Limit，low</sub> |
| 屏蔽断裂 | U<sub>Shieid</sub><U<sub>Limit，low</sub> | U<sub>Limit，low</sub><U<sub>Shield</sub><U<sub>Limit，high</sub> |
| 屏蔽对电源电压短路 | U<sub>Shield</sub><U<sub>Limit，bigh</sub> | U<sub>Shield</sub><U<sub>Limit，high</sub> |
| 屏蔽正常 | U<sub>Limit，low</sub><U<sub>Shield</sub><U<sub>Limit，high</sub> | U<sub>Limit，low</sub><U<sub>Shield</sub><U<sub>Limit，high</sub> |
在这种情形下施加以下的条件：
ULimit，low<UShield<ULimit，high
当屏蔽被接地时，在屏蔽上的电压UShield跌落，以及在该屏蔽上的电压UShield小于形成该电压下限的第一值ULimit，low。在传输期间，当屏蔽上有断裂时，这也是成立的，因为这样则在发送节点上没有电压加到屏蔽上。如果屏蔽被对系统的电源电压短路，则在该屏蔽上的电压UShield超过形成该电压上限的数值ULimit，high。在接收模式下，如果屏蔽没有断裂，则在接收节点处的电压处在这两个极限值之间。
在非免仲裁(non-arbitration-free)协议下，例如CAN协议下发生的消息传输中，或当时间控制的协议，例如用于消息传输的FlexRay正开始时，在通信网络上可能出现冲突。这意味着：消息或部分消息由两个节点同时在连接线上发送，然后每个消息在另一个节点处都没有正确地接收。为了阻止屏蔽监视被不正确地解译，正如权利要求4和9中建议的，屏蔽的监视，即电压的分析，并不开始，直至在从转换起经合理的阻尼时间的延时后。原则上，转换也可以在由协议预置的某个其它时间点发生。
下面参照此后描述的实施例将明白和阐明本发明的这些和其它方面。
在图上：
图1显示具有屏蔽的连接线的网络节点。
在图1所示的视图中可以看到通信网络上的节点1。在节点1，用于消息传输的电信号通过连接线5a和5b-例如是双绞线电缆-被发送和接收，以及如果需要的话，电信号被处理或者被继续传送到另外的相邻节点。连接线5通过屏蔽3来被保护以对抗外部的电磁因素，从而防止所传输的信号被篡改。
另外，节点1具有转换装置2，通过该转换装置，电流IShield以发送模式被馈送到屏蔽3，或者在其它模式(接收)下，屏蔽被设置到偏置电压UBias。在节点1处还提供电压测量装置4，用来确定被加到屏蔽3和连接线5a与5b之间的中间电压USplid之间的电UShield。对屏蔽3的破坏或其短路可以由这个电压测量装置4检测，因为当情形是这样时，所测量的电压UShield不再处在正确的极限值ULimit，low和ULimit，bigh的范围内。这在节点1处被确定，且所以假设存在故障，
引用标记列表
1 通信网络上的节点
2 转换装置
3 屏蔽
4 电压测量装置
5a，5b 连接线
Claims (9)
1.一种操作屏蔽的连接的方法，其中信号通过连接线(5a，5b)在通信网络的两个节点(1)之间交换，以及该连接线(5a，5b)具有屏蔽(3)，其特征在于，当信号从第一节点(1)通过该连接线(5a，5b)被发送到相邻的节点时，电流(IShield)从该屏蔽(3)汲取，以及当以其它方式进行操作时，该屏蔽(3)被设置到偏置电压(UBias)。
2.如在权利要求1中要求的方法，其特征在于，当以其它方式进行操作时，在该屏蔽(3)上的电压被设置为相对于该连接线(5a，5b)之间的中间电压(USplit)的值(UBias)。
3.如在权利要求1或2中要求的方法，其特征在于，监视在该屏蔽(3)上的电压与该连接线(5a，5b)之间的中间电压(USplit)之间所施加的电压(UShield)。
4.如在权利要求3中要求的方法，其特征在于，在该屏蔽(3)上的电压与该连接线(5a，5b)之间的中间电压(USplit)之间所施加的电压(UShield)的分析的发生带有一个从转换起的延迟。
5.如在权利要求4中要求的方法，其特征在于，该转换在由协议预置的另一时间点发生。
6.一种通信网络，该通信网络具有通过连接线(5a，5b)交换信号的多个节点(1)，该连接线(5a，5b)每个都具有屏蔽(3)，其特征在于，在该节点(1)处提供转换装置(2)，以便当发送时，把电流(IShield)引入到该屏蔽上，以及当以其它方式进行操作时，把该屏蔽(3)设置到偏置电压。
7.如在权利要求6中要求的通信网络，其特征在于，当以其它方式进行操作时，在该屏蔽(3)上的电压能被设置为相对于该连接线(5a，5b)之间的中间电压(USplit)的值(UBias)。
8.如在权利要求6或7中要求的通信网络，其特征在于，能监视实际施加到屏蔽(3)上的电压(UShield)与该连接线(5a，5b)之间的中间电压(USplit)。
9.如在权利要求8中要求的通信网络，其特征在于，提供一个延迟单元用于该电压监视。
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