CN102157863B - 控制器局域网有源总线终端连接器 - Google Patents

Abstract

一种控制器局域网有源总线终端连接器，包括电子继电器和终端阻抗。电子继电器具有第一和第二控制输入导体与切换输出导体。在切换输出导体之间的电连接通常闭合。第一控制输入导体连接到功率导体以及第二控制输入导体连接到第一控制器局域网总线连接头的第五端子。终端阻抗在控制器局域网总线的末端节点与切换输出导体串联连接，跨接在高数据和低数据导体上。由此终端阻抗实际上在控制器局域网总线的末端节点跨接在高数据和低数据导体上，直至控制器局域网总线的延伸部分插入到第一控制器局域网总线连接头。当该延伸部分插入到第一控制器局域网总线连接头时，控制器局域网总线连接头的第五端子连接到接地导体。这驱动继电器和断开切换输出导体。

Description

控制器局域网有源总线终端连接器

技术领域

本申请涉及终端连接器，具体涉及用于控制器局域网有源总线的终端连接器。

背景技术

控制器局域网(CAN)总线格式最初被开发用来允许在诸如汽车那样的车辆中的多个独立的电子设备通过单个数据总线通信。数据通过控制器局域网总线在各个设备之间传输，每个设备被连接到总线上的节点，每个数据消息具有标识符，其规定该消息将被引导到的设备。自从控制器局域网总线在1980年代引入以来，它的使用超出了汽车以外扩散到许多机器和工业应用，以及控制器局域网总线格式的许多变例已被采用。然而，在所有的这些变例中，数据都是通过单个终接的双绞线电缆以高频，约250k比特/秒(ISO11519或SAE J1939)和高达1兆/秒(ISO11898)进行传输。控制器局域网总线格式构思了在双绞线电缆上的差分信号，在双绞线电缆的一条线路上的数据信号是在另一条线路上的数据信号的一致的镜像图像。鉴于藉以传输数据消息的相对较高的频率，在双绞线电缆的每个末端必须被终接以适当的阻抗，以减小否则会恶化系统操作的噪声和信号反射。

因为控制器局域网总线格式的灵活性，使用控制器局域网总线延伸部分变得很普通。当有附加设备被临时或永久地加上时，可以把控制器局域网总线延伸部分插入到机器的主控制器局域网总线的末端。当然，在加上延伸部分时，以前是控制器局域网总线的末端节点的节点现在变为中间节点。在该节点处以前跨接在双绞线电缆上的终端阻抗而后必须被去除，并且在控制器局域网总线延伸部分的末端处提供适当的终端阻抗。过去，如需要的话，终端阻抗被插入到控制器局域网总线或控制器局域网总线延伸部分的末端。替换地，终端阻抗被提供在控制器局域网总线和延伸部分的末端处，当需要时再手动地跨双绞线电缆上进行切换。这些终接方法的困难在于，它们依赖于用户记住正确地终接控制器局域网总线。虽然已开发了几种自动终接装置，但这些装置往往太复杂，并且是昂贵的。

发明内容

数据总线装置包括控制器局域网总线，该总线具有功率导体、接地导体、高数据导体、和低数据导体。控制器局域网总线还包括在控制器局域网总线的末端节点处的第一控制器局域网总线连接头。第一控制器局域网总线连接头允许控制器局域网总线延伸部分被连接到其上。功率导体被连接到第一控制器局域网总线连接头的第一端子，接地导体被连接到第一控制器局域网总线连接头的第二端子，高数据导体被连接到第一控制器局域网总线连接头的第三端子，和低数据导体被连接到第一控制器局域网总线连接头的第四端子。电子继电器具有第一和第二控制输入导体和切换输出导体。在切换输出导体之间的电连接通常被闭合。第一控制输入导体被连接到功率导体以及第二控制输入导体被连接到第一控制器局域网总线连接头的第五端子。终端阻抗在控制器局域网总线的末端节点处与切换输出导体串联连接，跨接在高数据导体与低数据导体上。结果，终端阻抗实际上在控制器局域网总线的末端节点处跨接在高数据导体与低数据导体上，直至控制器局域网总线延伸部分被插入到第一控制器局域网总线连接头为止。当这种情形出现时，第一控制器局域网总线连接头的第五端子被连接到接地导体，由此驱动继电器和断开切换输出导体。

电子继电器可包括photoMOS继电器电路。控制器局域网总线延伸部分可以具有第二控制器局域网总线连接头，以允许控制器局域网总线延伸部分在末端节点处被连接到控制器局域网总线。第二控制器局域网总线连接头可包括在连接到第一控制器局域网总线连接头的第二端子的端子与连接到第一控制器局域网总线连接头的第五端子的端子之间的有线的电连接。通过这个装置，第二控制器局域网总线连接头连接到第一控制器局域网总线连接头，导致电子继电器驱动和终端阻抗断开连接。

数据总线装置包括总线，该总线具有功率导体、接地导体、一对数据导体、和在总线的末端节点处的第一总线连接头。第一总线连接头允许总线延伸部分被连接到总线。功率导体被连接到第一总线连接头的第一端子，接地导体被连接到第一总线连接头的第二端子，以及该对数据导体被连接到第一总线连接头的第三和第四端子。电子继电器具有第一和第二控制输入导体和切换输出导体。在切换输出导体之间的电连接通常被闭合。第一控制输入导体被连接到功率导体以及第二控制输入导体被连接到第一总线连接头的第五端子。终端阻抗在总线的末端节点处与切换输出导体串联连接，跨接在该对数据导体上。终端阻抗实际上在总线的末端节点处跨接在数据导体上，直至总线延伸部分被插入到第一总线连接头为止。当总线延伸部分被插入到第一总线连接头时，第一总线连接头的第五端子被连接到接地导体，由此驱动继电器和断开切换输出导体。电子继电器可包括photoMOS继电器电路。总线延伸部分具有第二总线连接头，以允许总线延伸部分在末端节点处被连接到总线。第二总线连接头包括在连接到第一总线连接头的第二端子的端子与连接到第一总线连接头的第五端子的端子之间的有线的电连接。通过这个装置，第二总线连接头连接到第一总线连接头，导致电子继电器驱动和终端阻抗断开连接。

在控制器局域网总线的末端节点处提供终端阻抗的方法包括多个步骤。控制器局域网总线具有功率导体、接地导体、高数据导体、和低数据导体。控制器局域网总线还包括在控制器局域网总线的末端节点处的第一控制器局域网总线连接头，允许控制器局域网总线延伸部分被连接到其上。功率导体被连接到第一控制器局域网总线连接头的第一端子，接地导体被连接到第一控制器局域网总线连接头的第二端子，高数据导体被连接到第一控制器局域网总线连接头的第三端子，和低数据导体被连接到第一控制器局域网总线连接头的第四端子。方法包括以下步骤：a)提供具有第一和第二控制输入导体和切换输出导体的电子继电器，在切换输出导体之间的电连接通常被闭合，第一控制输入导体被连接到功率导体以及第二控制输入导体被连接到第一控制器局域网总线连接头的第五端子，b)提供终端阻抗，其在控制器局域网总线的末端节点处与切换输出导体串联连接，跨接在高数据导体和低数据导体上，c)当控制器局域网总线延伸部分没有被插入到第一控制器局域网总线连接头时，实际上在控制器局域网总线的末端节点处终端阻抗跨接在高数据导体与低数据导体上，以及d)当控制器局域网总线延伸部分被插入到第一控制器局域网总线连接头时，第一控制器局域网总线连接头的第五端子被连接到接地导体，由此驱动继电器和断开切换输出导体。

提供电子继电器的步骤可包括提供photoMOS继电器电路的步骤。将第一控制器局域网总线连接头的第五端子连接到接地导体的步骤包括在末端节点处用第二控制器局域网总线连接头将控制器局域网总线延伸部分连接到控制器局域网总线的步骤。在末端节点处用第二控制器局域网总线连接头将控制器局域网总线延伸部分连接到控制器局域网总线的步骤可包括提供在连接到第一控制器局域网总线连接头的第二端子的端子与连接到第一控制器局域网总线连接头的第五端子的端子之间的有线的电连接的步骤，由此将第二控制器局域网总线连接头连接到第一控制器局域网总线连接头，导致电子继电器驱动和终端阻抗断开连接。

附图说明

图1是控制器局域网总线系统的示意图；

图2是显示控制器局域网总线系统的一部分和用于控制器局域网总线的终端连接器的实施例的连接的示意图；

图3是类似于图2的图，显示被插入到控制器局域网总线的单个设备；以及

图4是用于控制器局域网总线的终端连接器的实施例的电路示意图。

具体实施方式

图1是典型的控制器局域网总线的示意图。随着车辆变得更加复杂，以及加入更多的电子部件，希望能够以允许它们互相通信的方式把这些部件连接在一起。控制器域网(CAN)总线10被开发来满足这个需要。该总线包含用于在设备12、14、16和18之间传输数据的双线装置。虽然图上仅仅显示四个设备，但典型的应用可包括几十个这样的设备，或许甚至更多。在控制器局域网总线上的数据速率范围可以从小于10,000比特/秒到1,000,000比特/秒，最通常的数据传送速度约为250,000比特/秒。将会理解到，随着在一对线上的数据传输速率增加，电传输线路效应可以变为很大。为了改善这些效应，载送数据的两条线被绞合，可选地被屏蔽，并终接以等价于网络电缆的特性阻抗的阻抗。制造商典型地通过把终端阻抗硬连线到总线的末端节点而终接控制器局域网总线。这样的终端阻抗在总线的两个末端处都是需要的。然而，当第二控制器局域网总线，诸如控制器局域网总线延伸部分22，在总线的一个末端处被插入到控制器局域网总线10时，问题就产生了。以前位于总线10的那个末端的终端阻抗不再位于由组合的、延伸的控制器局域网总线电缆限定的总线的末端。如图1所示，附加终端阻抗24必须被连接在延伸部分22的末端，在附加设备26和28以外。而且，在控制器局域网总线连接头处的、以前在控制器局域网总线10的末端的阻抗必须在连接头32插入到连接头30以便连接控制器局域网总线10和控制器局域网总线延伸部分22之前被去除。

图4和2分别显示在需要时适当地终接控制器局域网总线的终端连接器和它被连接到控制器局域网总线的方式的实施例。控制器局域网总线10包括功率导体52、接地导体54、高数据导体56、和低数据导体58。控制器局域网总线10还包括在控制器局域网总线10的末端节点处的第一控制器局域网总线连接头30。连接头30允许另一个控制器局域网总线被连接到控制器局域网总线10。功率导体52被连接到第一控制器局域网总线连接头30的第一端子60。接地导体54被连接到第一控制器局域网总线连接头30的第二端子62。高数据导体56被连接到第一控制器局域网总线连接头30的第三端子64，以及低数据导体58被连接到第一控制器局域网总线连接头30的第四端子66。

终端连接器50包括电子继电器68，该电子继电器68具有第一和第二控制输入导体70和72，以及切换输出导体74和76。在切换输出导体74和76之间的电连接通常被闭合。如图2所示，第一控制输入导体70被连接到功率导体52，以及第二控制输入导体72经由导体82被连接到第一控制器局域网总线连接头30的第五端子80。电子继电器68包括photoMOS继电器电路84。终端阻抗86在控制器局域网总线10的末端节点处与切换输出导体74和76串联连接，跨接在高数据导体56和低数据导体58上。结果，终端阻抗86实际上在控制器局域网总线10的末端节点处跨接在高数据导体和低数据导体上，直至控制器局域网总线的延伸部分22被插入到第一控制器局域网总线连接头30。当控制器局域网总线的延伸部分22被插入到第一控制器局域网总线连接头30时，控制器局域网总线连接头30的第五端子80被连接到接地导体54，由此驱动继电器68和断开切换输出导体74和76。因此，阻抗86不再被跨接在导体54和56上。延伸部分在它的相反的一端具有终端连接器24，因此为控制器局域网总线10和延伸部分22提供适当的终端阻抗。终端连接器24可以是与终端连接器50等同的电路，或它可以仅仅是在没有附加的延伸部分要被插入到延伸部分22的情形下适当地连接的阻抗。

控制器局域网总线延伸部分22具有第二控制器局域网总线连接头32，以允许控制器局域网总线延伸部分22在末端节点处被连接到控制器局域网总线10。第二控制器局域网总线连接头32包括在连接到第一控制器局域网总线连接头30的第二端子62的端子92与连接到第一控制器局域网总线连接头30的第五端子80的端子94之间的有线的电连接90。结果，第二控制器局域网总线连接头32连接到第一控制器局域网总线连接头30，导致电子继电器68驱动和终端阻抗86断开连接。

将会意识到，控制器局域网总线延伸部分22可以附着仅仅一个附加的设备，诸如图3所示的设备96。在这样的情形下，设备96可包括适当的终端阻抗。

Claims (16)

1.一种用于控制器局域网总线的终端连接器，所述控制器局域网总线包括功率导体、接地导体、高数据导体、和低数据导体，所述控制器局域网总线还包括在控制器局域网总线的末端节点处的第一控制器局域网总线连接头，以允许另一个控制器局域网总线被连接到其上，所述功率导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第一端子，所述接地导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第二端子，所述高数据导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第三端子，以及所述低数据导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第四端子，所述终端连接器包括：

电子继电器，具有第一和第二控制输入导体和切换输出导体，在所述切换输出导体之间的电连接通常被闭合，所述第一控制输入导体被连接到所述功率导体以及所述第二控制输入导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第五端子，以及

终端阻抗，在控制器局域网总线的末端节点处与所述切换输出导体串联连接，跨接在所述高数据导体和所述低数据导体上，由此，所述终端阻抗实际上在控制器局域网总线的末端节点处跨接在所述高数据导体与所述低数据导体上，直至所述控制器局域网总线的延伸部分被插入到所述第一控制器局域网总线连接头，以及由此当所述控制器局域网总线的延伸部分被插入到所述第一控制器局域网总线连接头时，所述第一控制器局域网总线连接头的所述第五端子被连接到所述接地导体，由此驱动所述继电器和断开所述切换输出导体。

2.根据权利要求1的用于控制器局域网总线的终端连接器，其中所述电子继电器包括photoMOS继电器电路。

3.根据权利要求1的用于控制器局域网总线的终端连接器，还包括控制器局域网总线延伸部分，所述控制器局域网总线延伸部分具有第二控制器局域网总线连接头，以允许所述控制器局域网总线延伸部分在所述末端节点处被连接到所述控制器局域网总线。

4.根据权利要求3的用于控制器局域网总线的终端连接器，其中所述第二控制器局域网总线连接头包括在连接到所述第一控制器局域网总线连接头的所述第二端子的端子与连接到所述第一控制器局域网总线连接头的所述第五端子的端子之间的有线的电连接，由此将所述第二控制器局域网总线连接头连接到所述第一控制器局域网总线连接头，导致所述电子继电器驱动和所述终端阻抗断开连接。

5.一种数据总线装置，包括：

控制器局域网总线，所述控制器局域网总线包括功率导体、接地导体、高数据导体、和低数据导体，所述控制器局域网总线还包括在控制器局域网总线的末端节点处的第一控制器局域网总线连接头，以允许控制器局域网总线延伸部分被连接到其上，所述功率导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第一端子，所述接地导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第二端子，所述高数据导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第三端子，以及所述低数据导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第四端子，

电子继电器，具有第一和第二控制输入导体和切换输出导体，在所述切换输出导体之间的电连接通常被闭合，所述第一控制输入导体被连接到所述功率导体以及所述第二控制输入导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第五端子，以及

终端阻抗，在控制器局域网总线的末端节点处与所述切换输出导体串联连接，跨接在所述高数据导体和所述低数据导体上，由此，所述终端阻抗实际上在控制器局域网总线的末端节点处跨接在所述高数据导体与所述低数据导体上，直至控制器局域网总线延伸部分被插入到所述第一控制器局域网总线连接头，以及由此当所述控制器局域网总线延伸部分被插入到所述第一控制器局域网总线连接头时，所述第一控制器局域网总线连接头的所述第五端子被连接到所述接地导体，由此驱动所述继电器和断开所述切换输出导体。

6.根据权利要求5的数据总线装置，其中所述电子继电器包括photoMOS继电器电路。

7.根据权利要求5的数据总线装置，还包括控制器局域网总线延伸部分，所述控制器局域网总线延伸部分具有第二控制器局域网总线连接头，以允许所述控制器局域网总线延伸部分在所述末端节点处被连接到所述控制器局域网总线。

8.根据权利要求7的数据总线装置，其中所述第二控制器局域网总线连接头包括在连接到所述第一控制器局域网总线连接头的所述第二端子的端子与连接到所述第一控制器局域网总线连接头的所述第五端子的端子之间的有线的电连接，由此将所述第二控制器局域网总线连接头连接到所述第一控制器局域网总线连接头，导致所述电子继电器驱动和所述终端阻抗断开连接。

9.一种数据总线装置，包括：

控制器局域网总线，包括功率导体、接地导体、一对数据导体，所述总线还包括在总线的末端节点处的第一总线连接头，以允许总线延伸部分被连接到其上，所述功率导体被连接到所述第一总线连接头的第一端子，所述接地导体被连接到所述第一总线连接头的第二端子，以及所述一对数据导体被连接到所述第一总线连接头的第三和第四端子，

电子继电器，具有第一和第二控制输入导体和切换输出导体，在所述切换输出导体之间的电连接通常被闭合，所述第一控制输入导体被连接到所述功率导体以及所述第二控制输入导体被连接到所述第一总线连接头的第五端子，以及

终端阻抗，在总线的末端节点处与所述切换输出导体串联连接，跨接在所述一对数据导体上，由此所述终端阻抗实际上在总线的末端节点处跨接在所述数据导体上，直至总线延伸部分被插入到所述第一总线连接头，以及由此当所述总线延伸部分被插入到所述第一总线连接头时，所述第一总线连接头的所述第五端子被连接到所述接地导体，由此驱动所述继电器和断开所述切换输出导体。

10.根据权利要求9的数据总线装置，其中所述电子继电器包括photoMOS继电器电路。

11.根据权利要求9的数据总线装置，还包括总线延伸部分，所述总线延伸部分具有第二总线连接头，以允许所述总线延伸部分在所述末端节点处被连接到所述总线。

12.根据权利要求11的数据总线装置，其中所述第二总线连接头包括在连接到所述第一总线连接头的所述第二端子的端子与连接到所述第一总线连接头的所述第五端子的端子之间的有线的电连接，由此将所述第二总线连接头连接到所述第一总线连接头，导致所述电子继电器驱动和所述终端阻抗断开连接。

13.一种在控制器局域网总线的末端节点处提供终端阻抗的方法，所述控制器局域网总线包括功率导体、接地导体、高数据导体、和低数据导体，所述控制器局域网总线还包括在控制器局域网总线的末端节点处的第一控制器局域网总线连接头，以允许控制器局域网总线延伸部分被连接到其上，所述功率导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第一端子，所述接地导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第二端子，所述高数据导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第三端子，和所述低数据导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第四端子，所述方法包括以下步骤：

提供具有第一和第二控制输入导体和切换输出导体的电子继电器，在所述切换输出导体之间的电连接通常被闭合，所述第一控制输入导体被连接到所述功率导体以及所述第二控制输入导体被连接到所述第一控制器局域网总线连接头的第五端子，

提供终端阻抗，所述终端阻抗在控制器局域网总线的末端节点处与所述切换输出导体串联连接，跨接在所述高数据导体和所述低数据导体上，

当控制器局域网总线延伸部分没有被插入到所述第一控制器局域网总线连接头时，实际上在控制器局域网总线的末端节点处将所述终端阻抗跨接在所述高数据导体与所述低数据导体上，以及

当控制器局域网总线延伸部分被插入到所述第一控制器局域网总线连接头时，所述第一控制器局域网总线连接头的所述第五端子被连接到所述接地导体，由此驱动所述继电器和断开所述切换输出导体。

14.根据权利要求13的在控制器局域网总线的末端节点处提供终端阻抗的方法，其中提供电子继电器的步骤包括提供photoMOS继电器电路的步骤。

15.根据权利要求13的在控制器局域网总线的末端节点处提供终端阻抗的方法，其中将所述第一控制器局域网总线连接头的所述第五端子连接到所述接地导体的步骤包括在所述末端节点处用第二控制器局域网总线连接头将控制器局域网总线延伸部分连接到所述控制器局域网总线的步骤。

16.根据权利要求15的在控制器局域网总线的末端节点处提供终端阻抗的方法，其中在所述末端节点处用第二控制器局域网总线连接头将控制器局域网总线延伸部分连接到所述控制器局域网总线的步骤包括提供在连接到所述第一控制器局域网总线连接头的所述第二端子的端子与连接到所述第一控制器局域网总线连接头的所述第五端子的端子之间的有线的电连接的步骤，由此将所述第二控制器局域网总线连接头连接到所述第一控制器局域网总线连接头，导致所述电子继电器驱动和所述终端阻抗断开连接。