CN101622613A - 把外部设备连接到串行FlexRay数据总线上的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种把外部设备(2)连接到串行FlexRay数据总线上的装置(1)，在该总线上，数据作为电压差信号通过两根数据传输线(3a、3b)进行传输，其中为了保持电压差信号的完整性，设备(2)通过一个有源星形电路与串行FlexRay数据总线(3)隔离。

Description

把外部设备连接到串行FlexRay数据总线上的装置
技术领域
本发明涉及一种把外部设备连接到串行FlexRay数据总线上的装置，特别是把一种诊断用的外部检测设备连接到敷设在汽车内的FlexRay数据总线上的装置。
背景技术
汽车厂用这种检测设备来进行故障诊断需要一个到敷设在汽车内的内部总线系统的入口。这种检测设备分析传输到总线上的数据通信，即进行所谓的总线监控。常规的总线系统例如CAN(控制区域网)或LIN(局部互联网)只具有相当低的数据传输速率，例如CAN只有大约1兆比特/秒的最大数据传输速率。所以在这种常规数据总线情况下，外部检测设备可直接连接到串行总线上而不严重影响信号质量，尽管连接的设备以其连接线的固有电容和电感而使传输到数据总线上的信号有所失真。
由于FlexRay数据总线的高数据传输速率，当然不再可能把检测设备或诊断设备直接连接到串行FlexRay数据总线上，因为由于连接的检测设备的电容或电感引起信号质量明显下降，以至在通过串行FlexRay数据总线进行数据传输时在连接外部设备的情况下会严重增加数据传输的出错率。
发明内容
所以本发明的目的是提出一种容许把外部设备连接到串行FlexRay数据总线上的装置。
根据本发明，这个目的是通过一种具有在权利要求1中给出的特征的装置来实现的。
本发明提出一种把外部设备连接到串行FlexRay数据总线上的连接装置，在该数据总线上数据作为电压差信号通过两根数据传输线进行传输。为了保持电压差信号的信号完整性，该外部设备通过一个有源的星形连接与其余的串行FlexRay数据总线隔离。
在本发明装置的一种实施例中，有源的星形连接具有至少两个总线驱动电路和一个内部信号倍增器。
在本发明装置的一种实施例中，每个总线驱动电路都具有：
一个电压源，用来产生一个显示无信号通过该串行总线传输的信号电平；
一个用来产生发送电压差信号的推挽输出级；
一个用来在接收“唤醒符号”时产生唤醒信号的窗口比较器；
一个用来产生接收电压差信号的施密特触发器。
在本发明装置的实施例中，电压差信号具有一个大约+/-500毫伏至大约+/-1伏的信号摆幅。
在本发明装置的实施例中，数据以10兆比特/秒的数据传输速率通过该串行FlexRay数据总线进行传输。
在本发明装置的实施例中，有源星形连接放大从总线驱动电路接收的数据信号并借助该推挽输出级接收的数据信号在放大下通过全部其余总线驱动电路继续传输。
在本发明装置的实施例中，该外部设备是一个用来分析在该串行FlexRay数据总线上传输的差动信号的测试设备。
附图说明
下面参照附图来说明把外部设备连接到串行FlexRay数据总线上的本发明装置的一些优选实施例的重要特征。
附图表示：
图1说明本发明装置的FlexRay数据总线的一种布局的示例；
图2A、2B说明本发明装置的工作原理用的FlexRay数据总线的不同布局；
图3把外部设备连接到串行FlexRay数据总线上的本发明装置的一个可能实施例的电路简图；
图4FlexRay数据总线的另一个例子，该总线具有用于连接外部设备的本发明装置。
具体实施方式
图1表示FlexRay数据总线的布局的一个例子。FlexRay数据总线是一种串行数据总线，在这种数据总线时，数据作为电压差信号通过两条数据传输线进行传输，其中这两条数据传输线相互绞合敷设在例如汽车的车身内。FlexRay数据总线的总线协议允许汽车内的不同节点或控制器在严格的实时要求的情况下相互灵活。FlexRay数据总线的数据传输速率约为10兆比特/秒并明显高于汽车中的常规串行总线系统。在时间控制的运行模式过程中的固定传输时间以及剩余时间间隔的事件定向的数据传输在数据传输时可保证相当高的灵活性和可靠性。FlexRay数据总线系统具有不同的组成部分，特别是无源的星形连接、总线驱动器和有源的星形连接。其他组成部分例如还有末级电路、ESD保护电路和共模滤波器。
在图1所示FlexRay总线系统的例子中，两个星或星形连接通过一个FlexRay总线相互连接。其中在每个星上连接有总线系统的多个节点或控制器。有源星作为多向信号放大器工作而无需定时更新。只要没有发送信息，FlexRay数据总线的全部臂或分支的活动都被监控。如果在一个臂上监测出有活动，则全部其他的臂组合成可继续传输数据信号。
图2A、2B表示一个FlexRay数据总线系统的多种布局。网络可灵活地组成如图2A所示的经典的总线布局或图2B所示的星形布局。
在一种可能的实施例中，FlexRay数据总线系统具有两个信道，这两个信道可进行冗余的或带宽上设定的更多的数据传输。一个附加的监控机构即所谓的总线监控器可防止错误功能，因为这种监控器可监控每个节点在固定时间点发送信息的总线入口。如图2B所示，不同的控制器或节点部分冗余地通过有源星形连接和两个信道相互连网。数据在串行FlexRay数据总线上按帧传输。控制器或节点的同步借助传输的同步信息来实现。数据帧按时隙向数据总线传输，每个节点或控制器对应一或多个时隙。在串行数据总线上连接的控制器或节点监听通过总线传输的数据通信。
图3表示把一个外部设备2连接到串行FlexRay数据总线3上的本发明装置1的优选实施例的电路简图，在该总线上，数据作为电压差信号通过两根数据传输线3a、3b进行传输。数据传输线3a、3b例如用绞合线制成。为了保持在串行数据总线3上传输的基准数据信号的信号完整性，本发明装置1把设备2与串行FlexRay数据总线3隔离开来。为此，本发明装置具有一个带有至少两个总线驱动电路4A、4B的集成有源星形电路以及一个信号倍增电路5。装置1具有一个把外部设备2连接到总线驱动电路4A上的插座6。
图3所示两个总线驱动电路4A、4B的任一个都具有一个用于产生大约2.5伏信号电平的电压源，该信号电平显示没有信号传输，即显示一个所谓的IDLE状态。在该状态下，数据总线未被占用。此外，两个总线驱动电路4A、4B的任一个都具有一个用于产生发送电压差信号的推挽输出级PPE，且推挽输出级分别是可接通或断开的。这两个总线驱动电路4A、4B还分别具有一个用于产生唤醒信号的窗口比较器。此外，在总线驱动电路4A、4B中，分别配置一个用于产生接收基准数据信号的施密特触发器S。两个接口的监控借助相当缓慢的窗口比较器F来完成。信息本身通过相当快的施密特触发器S继续传送。内部信号倍增器5在图3所示实施例中接通连接在FlexRay数据总线3上的总线驱动电路4B，外部测试设备2则可通过插座6连接到总线驱动电路4A上。在优选实施例中可配置信号倍增器5或内部开关装置5。如图3所示，配置有终端电阻7A、7B，最好是把信号反射减小到最低限度的欧姆电阻。此外，电压源是通过推挽式电阻连接到数据传输线上的。在该总线上传输的差动电压在欧姆负荷下典型地为+/-500毫伏至+/-1伏。在总线上加一个差动信号。大致0伏的电压显示总线为空载，即没有传送信息。负电压相当于逻辑数据位值“0”，正电压则相当于逻辑数据位值“1”。数据通过串行FlexRay数据总线3以10兆比特/秒的数据传输速率串行传输。
在图3所示实施例中，本发明装置1只有两个总线驱动电路4A、4B。对其他实施例来说也可具有多个总线驱动电路4，特别是在有多个测试设备2连接到串行总线3上时。
图4表示FlexRay数据总线系统的一个例子，在该系统中，数据通过数据总线3在节点或控制器8-A、8-B、8-C、8-N之间串行传输。通过本发明装置1可连接一个外部设备2特别是一个外部测试设备。在用图3所示本发明装置1的情况下，通过内部布线可使外部测试设备2与串行数据总线3脱耦或隔离，也即在一侧上信号电平的改变或信号整形的改变不改变另一侧的信号电平或信号波形。如果测试设备2不连接到装置1上，这不影响串形数据总线3上的信号传输。测试设备2的连接线的长度也不影响串行数据总线3的数据传输。通过串行FlexRay数据总线3和诊断设备2之间的隔离，即使在测试过程中也可保持串行数据总线3上的信号完整性，所以与正常运行比较，测试过程的出错率没有增加。在串行数据总线3上传输的信号不会因为测试系统或外部测试设备的连接而受到影响。

Claims (7)

1.把外部设备(2)连接到串行FlexRay数据总线上的装置(1)，在该总线上，数据作为电压差信号通过两根数据传输线(3a、3b)进行传输，
其中，为了保持电压差信号的信号完整性，设备(2)通过一个有源的星形电路与串行FlexRay数据总线(3)隔离。
2.按权利要求1的装置，其中，
该有源星形电路具有至少两个总线驱动电路(4A、4B)和一个信号倍增器(5)。
3.按权利要求2的装置，
其中每个总线驱动电路(4A、4B)具有：
(a)一个用来产生信号电平的电压源，该信号电平显示，没有信号通过串行FlexRay数据总线(3)传输；
(b)一个用来产生发送电压差信号的推挽输出级(PPE)；
(c)一个用于在收到唤醒符号时产生唤醒信号的窗口比较器(F)；
(d)一个用于产生接收电压差信号的施密特触发器(S)。
4.按权利要求1的装置，其中，
该电压差信号具有大约+/-500毫伏至大约+/-1伏的信号摆幅。
5.按权利要求1的装置，
数据以10兆比特/秒的数据传输速率在串行FlexRay数据总线(3)上进行传输。
6.按权利要求1的装置，其中，
有源星形电路把从总线驱动电路(4A、4B)接收的数据信号借助该推挽输出级(PPE)在放大下通过全部其余总线驱动电路继续传输。
7.按权利要求1的装置，其中，
设备(2)是一个测试设备，用以分析在串行FlexRay数据总线上传输的电压差信号。
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