CN103718169A

CN103718169A - Can总线自动线路终止

Info

Publication number: CN103718169A
Application number: CN201280022114.5A
Authority: CN
Inventors: 罗斯·E·多齐尔; 杰弗里·斯蒂芬·彼姆; 埃里克·托普
Original assignee: American Power Conversion Corp
Current assignee: Schneider Electric IT Corp
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: EP2684139B1; AU2012225869A1; EP2684139A1; US8597054B2; AU2017204153A1; US20120231663A1; WO2012121891A1; CN103718169B

Abstract

一种网络接口包括被配置成容纳插头的接收器，每个都位于接收器内的第一触头和第二触头以及相互串联布置的电阻元件和常闭开关的组合。该组合耦合在所述第一触头和所述第二触头之间，并且具有其中开关响应于插头存在于接收器内而断开的第一配置，以及其中开关响应于插头没有存在于接收器内而闭合的第二配置。

Description

CAN总线自动线路终止

发明背景

1.发明领域

本发明的实施例涉及控制器局域网（CAN或CAN总线）电路和自动终止装置及方法。

2.相关技术的讨论

控制器局域网（CAN）是一种网络总线标准，其允许若干设备或节点在CAN总线上以自组织（例如，点对点）的方式相互通信。如果CAN总线被不适当地终止，总线上的每个设备发射的信号易受到信号反射引起的噪声失真和数据破坏。典型地，电阻器（例如，120欧姆的电阻器）被布置在总线的每个末端以减少或消除信号反射。终止电阻器通常被包括在模块化插头中，其安装在位于总线一端的节点上的互补接收器或插座中。因此，两个终端插头通常用于每个CAN总线。一个这种插头是用于RJ45端口的终端电阻封装，部件号0W04161，由本公开的受让人、美国罗得岛的金斯敦的美国电力转换公司出售。

发明内容

根据本公开的一个实施例，网络接口包括接收器，其被配置成容纳插头；第一触头和第二触头，每个被设置在所述接收器中；以及相互串联布置的电阻元件和常闭开关的组合。所述组合耦合在所述第一触头和所述第二触头之间，所述组合具有第一配置和第二配置，在所述第一配置中，所述开关响应于所述插头存在于所述接收器内而断开，以及在所述第二配置中，所述开关响应于所述插头没有存在于所述接收器内而闭合。

在另一个实施例中，开关可以包括第一触头。第一触头响应于插头存在于接收器内可以从第一位置移动到第二位置。当第一触头位于第一位置时，开关可以闭合，并且当第一触头位于第二位置时，开关可以打开。在又一个实施例中，第一触头响应于插头没有存在于接收器内可以从第二位置移动到第一位置。

在另一个实施例中，开关可以包括第二触头。第二触头响应于模块化插头存在于接收器内可从第三位置移动到第四位置。第二触头响应于插头没有存在于接收器内而可从第四位置移动到第三位置。

在另一个实施例中，该开关可以包括微型开关。在又一个实施例中，网络接口可包括耦合到开关的杆，并且所述杆被配置成响应于模块化插头插入接收器而断开开关。在又一个实施例中，杆可以被配置成响应于模块化插头从接收器移除而闭合开关。

在另一个实施例中，接收器包括RJ45插座。在另一个实施例中，电阻元件包括120欧姆的电阻器。在另一个实施例中，网络接口可以包括在被配置成通过控制器局域网（CAN）通信的设备中。

根据本公开的一个实施例，网络接口包括：接收器，其被配置成容纳插头；第一触头和第二触头，每个被设置在所述接收器中；电阻元件，其选择性地耦合在所述第一触头和所述第二触头之间，用于在所述第一触头和所述第二触头之间提供阻性终止；以及用于检测所述插头存在于和不存在于所述接收器内的装置，所述装置响应于检测到所述插头的不存在，将所述电阻元件耦合在所述第一触头和所述第二触头之间，以及响应于检测到所述插头的存在，从所述第一触头和所述第二触头中的至少一个去耦所述电阻元件。

在另一个实施例中，网络接口可以包括串联地耦合到电阻元件的开关，用于将电阻元件可切换地耦合在第一触头和第二触头之间。在另一个实施例中，开关可以包括第一触头。第一触头响应于插头存在于接收器内可以从第一位置移动到第二位置。当第一触头位于第一位置时，开关可以闭合，并且当第一触头位于第二位置时，开关可以断开。

在另一个实施例中，接收器可以包括RJ45插座。在另一个实施例中，电阻元件可以包括120欧姆的电阻器。

根据本公开的一个实施例，一种终止网络接口中的通信总线的方法包括：检测在所述网络接口的接收器内的插头的存在；响应于检测到所述插头存在于所述接收器内，通过可切换地从第一触头和第二触头中的至少一个去耦电阻元件，来禁用所述接收器的所述第一触头和所述接收器的所述第二触头之间的阻性终止；检测所述插头没有存在于所述接收器内；以及响应于检测到所述插头没有存在于所述接收器内，通过可切换地将所述电阻元件耦合在所述第一触头和所述第二触头之间，来启用所述第一触头和所述第二触头之间的阻性终止。

在另一个实施例中，禁用电阻终端可以包括响应于检测到插头存在于接收器内而将第一触头从第一位置移动到第二位置。位于第一位置的第一触头可以可切换地耦合到电阻元件，并且位于第二位置的第一触头可以可切换地从电阻元件去耦。在又一个实施例中，启用阻性终止可以包括响应于检测到插头没有存在于接收器内而将第一触头从第二位置移动至第一位置。

在另一个实施例中，禁用阻性终止可以包括响应于模块化插头插入接收器而机械地断开串联耦合到电阻元件的开关。在又一个实施例中，启用阻性终止可以包括响应于将模块化插头从接收器移除而机械地闭合开关。

附图简述

在附图中，各图中示出的每个相同或近似相同的组件由相同的标号表示。为了清楚起见，并没有在每幅附图中标示每个组件。为了更好地理解本公开，对附图进行参考，通过参考将附图并入本文，在附图中：

图1是根据本公开的一个实施例的CAN总线的示意图；

图2是根据本公开的一个实施例的模块化插座的前透视图；

图3A是图2的模块化插座的后正视图；

图3B是图2的模块化插座的后正视图；

图3C是根据本公开的另一实施例的模块化插座的后正视图；

图3D和3E是图3A的模块化插座沿切割线D-D'的侧剖视图；

图4是根据本公开的另一个实施例的模块化插座的前透视图；

图5是图4的模块化插座的示意图；以及

图6是图4的模块化插座的前正视图。

发明详述

仅为了说明的目的，且不限制一般性，现在将参照附图详细描述本发明。本发明并不将其应用局限于在下面的说明书提出的或附图中所示的组件的结构细节和布置细节。本公开能够具有其它实施例并且能够以各种方式实施或完成。此外，这里使用的措辞和术语是用于描述的目的，而不应被视为限制。此处使用的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变型意味着囊括其后列出的项目及其等同物以及另外的项目。

在一种终止CAN总线的常规方法中，可以将终端插头手工安装到在总线的每个物理末端的设备的插座中。在另一种常规方法中，CAN总线的一个或多个线路可以被专用于检测一个或多个电缆的存在与否，例如Houston等人的美国专利号7,312,628中描述的。如果没有被恰当地终止，CAN总线很可能发生不正常的操作（例如，数据丢失、通信故障、数据速度降低等等）。可以理解的是，检查CAN总线通信问题对许多最终用户来说很困难。例如，如果最终用户从总线添加或移除设备，现有的终端插头可能需要被移动到新的位置以考虑总线的拓扑改变。经常地，最终用户不知道不正常的总线操作的原因和/或试图操作设备，而没有正确地安装终端插头。

根据本公开的至少一个实施例，一种用于CAN总线的自动终止的新技术包括插座组件，其被配置为在插座未使用或空闲时（例如，当插头没有插入插座时）自动地启用CAN总线的终止，在插头插进插座时自动禁用终止。通常，在CAN总线的每一末端的插座未被使用（例如，未连接到任何东西）；因此，空插座几乎总是可以用作CAN总线一端的终止点。根据不同的实施例，可以理解插座可以被配置成检测插头的存在与否，以及使用包含到插座中的物理机构相应地禁用或启用总线的终止，所述物理机构包括电阻元件和用于切换电阻元件进入或断开通信线路路径的开关。

图1是根据本公开的一个实施例的CAN总线100的示意图。CAN总线100包括两个通信线路、CAN高位线路102、CAN低位线路104。至少部分地使用网络电缆（例如，同轴或双绞线）和/或硬连线连接，如印刷电路板上的信号迹线，可以实现通信线路102和104。一个或多个设备或节点108每个具有至少一个插座114（例如，模块化RJ45插座），其具有八（8）个电触头或引脚110，编号为引脚1-8（仅引脚1和2在图1中示出）。在其它实施例中，可以采用具有不同的引脚排列或不同数目的引脚（例如，RJ11）的不同的插座配置。节点108可以包括网络配置电路或微处理器（未示出），以支持CAN总线通信。

尽管图1的示例性实施例示出了每个节点108具有两个插座114以容纳菊花链网络拓扑结构，但是节点可以仅具有一个插座或两个以上的插座。CAN总线100通过安装在相应的一个插座114中的插头112（例如，模块化RJ45插头）可拆卸地耦合到一个或多个节点108。当插头112被安装在插座114中时，各插座的引脚1耦合到CAN高位线路102，各插座的引脚2耦合到CAN低位线路104。也耦合到每一个插座的是电阻器106和开关116（例如，常闭开关）。任何数量的节点可以耦合到CAN总线。由于CAN总线的拓扑结构是串联的，总线的每个末端各设置一个节点。相应地，在各个端部节点上的至少一个插座114将不会被使用（例如，没有插头安装在插座中）。

CAN总线100的每个末端由未使用的插座114的电阻器106终止。在一个实施例中，电阻器106和/或开关116被整合到每个节点108的插座114，例如在插座外壳或主体内或连接到插座外壳或主体。在另一个实施例中，电阻器106和/或开关可以位于例如印刷电路板上。当每个节点108的相应的插座114未被使用且开关116闭合时，电阻器106连接到CAN高位线路102和CAN低位线路104；另外，通过断开开关116，电阻器106从CAN总线100断开连接。在一些实施例中，断开和闭合开关116的动作可以与插座中存在或不存在插头有关。例如，如果插头存在于插座中，开关将断开；反之，开关将闭合。为了说明的目的，图1示出了未使用的插座的开关116是闭合的，使用的插座的开关是断开的。电阻器106可以是例如120欧姆的电阻器，或被配置成提供适于终止CAN总线100的电阻的任何元件。在一些实施例中，开关可以是例如设置在插座上的单极、常闭、瞬时开关，微型开关，或其它开关设备。在一个实施例中，每个插座114的引脚1和/或引脚2用作开关116，如下面将例如关于图3A和3B描述的。

图2是根据本公开的一个实施例的模块化插座200的前透视图。模块化插座200包括外壳202、被配置成容纳互补的模块化插头（例如，耦合到CAN总线的插头，未示出）的接收器204、及多个触头110或引脚，如上文关于图1所示和所述的引脚1-8。包含在多个触头110中的是引脚1和2，分别表示为206和208。如本领域的普通技术人员将理解的，当插头装入接收器204中时，触头110可被布置成连接到模块化插头中的相应的互补触头。

图3A和3B为根据一个实施例的图2的模块化插座200的后正视图。模块化插座200包括外壳202，该外壳202具有设置在其中的多个触头110，包括引脚1206和引脚2208。引脚1206耦合到CAN高位线路102，且引脚2耦合到CAN低位线路104，如图1所示。也包括在模块化插座200中的是电阻器210，其具有两个引线212和214。其它电阻元件可替代电阻器210，例如，电阻元件可以是被设计成实质上匹配线路（诸如CAN总线通信线路或其它类型的通信线路）的特性阻抗的电路。在一些实施例中，引线212和214可以被实现为表面安装的电阻器的焊盘。电阻器210可以安装到外壳202或与模块化插座200分开定位。如图3A中所示，模块化插座200被配置成使得当接收器204是空的时，电阻器引线212和214各自分别电耦合到引脚1206和引脚2208（如图2所示）。包括引脚1206和引脚2208的每个触头110被示出在相应的开口216的上端处的第一位置上（为清楚起见，图3A和3B中仅指示了一个开口216）。在第一位置，引脚1206电接触电阻器引线212，且引脚2208电接触电阻器引线214。相应地，当接收器204是空的时，引脚1206通过电阻器210电耦合到引脚2208，由此阻性地终止CAN总线。

如图3B所示，模块化插座200还被配置成使得当模块化插头（未示出）安装在接收器204中时，电阻器引线212和214中的一个或两个都与引脚1206和/或引脚2208电绝缘。包括引脚1206和引脚2208的触头110中的每个被示出在各自的开口216的下端处的第二位置上。因此，在该配置中，引脚1206和引脚2208分别与电阻器引线212和214物理分离，CAN总线没有被模块化插座200的电阻器210阻性地终止。

图3C为根据另一个实施例的模块化插座300的后正视图，其与图3A所示的模块化插座200实质上一样，除了电阻器310是，例如，连接至外壳202的表面安装的电阻器外。其它电阻元件可替代电阻器310，例如，电阻元件可以是被设计成实质上匹配线路（诸如CAN总线通信线路或其它类型的通信线路）的特性阻抗的电路。引线212和214（图3C未示出）可以被实现为表面安装的电阻器的焊盘，且类似于图3A所示的被布置成使得一个焊盘可切换地耦合到引脚1206，另一个焊盘可切换地耦合到引脚2208。

图3D和3E是图3A的模块化插座200沿切割线D-D'的侧剖视图。引脚1206（示出）和引脚2208（未示出）各自被配置成使得各引脚的一端（对于引脚1示出在220）在第一位置和第二位置之间是可移动的。在图3D中，接收器204是空的（即，没有安装模块化插头），且引脚1206被示出在第一位置，其中引脚220的一端耦合到电阻器210的引线212的一端，如222所示。引脚1206和引脚2208中的每一个被配置成使得当接收器204是空的时触头的弹簧张力导致引脚末端220向上压靠在引线末端222。

在图3E中，具有可松开的锁定突舌232的模块化插头230被安装在接收器204中。如本领域普通技术人员所理解的，可松开的锁定突舌232被配置为将模块化插头230锁定在接收器204中，以及当按压锁定突舌时从接收器解锁插头。在安装时，模块化插头220压下引脚1206，使得引脚末端220移动到第二位置。在第二位置，引脚1206不接触电阻器210的引线末端222，从而与电阻器210电隔离。应该理解，引脚2208实质上相似于引脚1206，如上所述。

图4是根据本公开的另一个实施例的模块化插座400的前透视图。模块化插座400被示出为安装在基板450上。模块化插座400具有带有接收器404的壳体402，所述接收器404被配置成容纳具有可松开的锁定突舌432的互补的模块化插头430。开关杆420集成到模块化插座400或安装在其它地方，例如在印刷电路板上，所述开关杆420机械地耦合到开关422（图4中未示出），例如微型开关。模块化接收器400实质上类似于图3A的模块化接收器200，除了不是利用弹簧张力来形成或切断电阻器与引脚1和2的连接之外，所述开关用于打开和闭合包括电阻器和引脚1和2的电路。这进一步在图5中示出。

图5是图4的模块化插座400的示意图，其示出了开关422与电阻器410串联连接。开关422和电阻器410的组合在一端耦合到模块化插座400的引脚1406，且在相对端耦合到引脚2408。通过开关杆420（图4所示）响应于安装或移除模块化插头430到/自接收器404移动的动作，开关422断开和/或闭合。例如，当将模块化插头430安装在插座400中时，开关杆420被压向该插座的后部，使开关422断开，因此CAN总线在模块化插座400不被终止，因为电阻器410没有耦合在引脚1406和引脚2408之间。当接收器404是空的时，或者当该插头430从插座400中移除时，开关杆420未被按压（并且例如其可被弹簧加载以使杆延伸离开压下位置）使得开关闭合，并使得电阻器410耦合在引脚1406和引脚2408之间，如此，在模块化插座400处终止CAN总线。开关杆420的其它布置可用于响应于插头插入和移除到和自接收器400来断开和/或闭合开关422。

图6是图4的模块化插座400的前正视图，其示出了外壳402、接收器404、引脚1406、引脚2408和开关杆420的另一透视图。

根据本公开的各种实施例，可以实现几个优点。例如，通过使先前的安装终端插头的手动任务自动化，使用本文所述的自动终止模块化插座组件将减少潜在的人为错误以及不再需要向最终用户提供独立的终端插头和相关的指示。另一个优点是，在制造期间，模块化插座可以容易地安装在设备中以代替常规插座，这提供了拆盒即可使用的解决方案，其不需要额外的部件、安装或配置。还可以实现其它优点。

已经描述了本发明的至少一个实施例的若干方面，应当理解的是各种更改、修改和改进对本领域的技术人员来说将是容易的。这些更改、修改和改进意在是本公开内容的一部分，并被视为在本发明的精神和范围之内。例如，根据不同的实施例，电阻器可以被结合到模块化插座组件，例如表面安装电阻器，或者电阻器可以与插座分开放置。在另一实例中，可以使用具有适当的电阻的任何电阻元件，包括120欧姆的电阻器或被设计为匹配通信线路的特性阻抗的任何电气电路。在另一实例中，本公开的实施例可以实现在各种不同的插座配置中，包括RJ45和RJ11。可以使用其它非模块化的配置或非标准化的配置。在一个实施例中，终端的状态（例如，启用或禁用）和/或插座的状态（例如，插头存在于插座中，或插头不在插座中）可以传递给其它控制器或电路作为输入，例如，使得可基于终止的状态进行其它动作。本公开的一些实施例可实现在各种启用CAN总线的设备中，如数据中心机架配电单元、环境监测单元、冷却单元和/或不间断电源。因此，上述描述和附图仅是举例。

Claims

1.一种网络接口，包括：

接收器，其被配置成容纳插头；

第一触头和第二触头，每个被设置在所述接收器中；以及

相互串联布置的电阻元件和常闭开关的组合，所述组合耦合在所述第一触头和所述第二触头之间，所述组合具有第一配置和第二配置，在所述第一配置中，所述开关响应于所述插头存在于所述接收器内而断开，以及在所述第二配置中，所述开关响应于所述插头没有存在于所述接收器内而闭合。

2.根据权利要求1所述的网络接口，其中，所述开关包括所述第一触头，其中，响应于所述插头存在于所述接收器内，所述第一触头从第一位置可移动到第二位置，其中当所述第一触头处于所述第一位置时，所述开关闭合，并且其中当所述第一触头处于所述第二位置时，所述开关断开。

3.根据权利要求2所述的网络接口，其中，响应于所述插头没有存在于所述接收器内，所述第一触头从所述第二位置可移动到所述第一位置。

4.根据权利要求3所述的网络接口，其中，所述开关包括第二触头，其中响应于所述插头存在于所述接收器内，所述第二触头从第三位置可移动到第四位置，并且其中响应于所述插头没有存在于所述接收器内，所述第二触头从所述第四位置可移动到所述第三位置。

5.根据权利要求1所述的网络接口，其中，所述开关包括微型开关。

6.根据权利要求1所述的网络接口，还包括耦合到所述开关的杆，并且所述杆被配置成响应于所述插头插入所述接收器而断开所述开关。

7.根据权利要求6所述的网络接口，其中，所述杆还被配置成响应于从所述接收器移除所述插头而闭合所述开关。

8.根据权利要求1所述的网络接口，其中，所述接收器包括RJ45插座。

9.根据权利要求1所述的网络接口，其中，所述电阻元件包括120欧姆的电阻器。

10.根据权利要求1所述的网络接口，其中，所述网络接口被包括在配置成通过控制器局域网络CAN通信的设备中。

11.一种网络接口，包括：

接收器，其被配置成容纳插头；

第一触头和第二触头，每个被设置在所述接收器中；

电阻元件，其选择性地耦合在所述第一触头和所述第二触头之间，用于在所述第一触头和所述第二触头之间提供阻性终止；以及

用于检测所述插头存在于和不存在于所述接收器中的装置，所述装置响应于检测到所述插头的不存在而将所述电阻元件耦合在所述第一触头和所述第二触头之间，以及响应于检测到所述插头的存在而从所述第一触头和所述第二触头中的至少一个去耦所述电阻元件。

12.根据权利要求11所述的网络接口，还包括串联地耦合到所述电阻元件的开关，用于可切换地在所述第一触头和所述第二触头之间耦合所述电阻元件。

13.根据权利要求12所述的网络接口，其中所述开关包括所述第一触头，其中，响应于所述插头存在于所述接收器内，所述第一触头从第一位置可移动到第二位置，其中当所述第一触头处于所述第一位置时，所述开关闭合，且其中，当所述第一触头处于所述第二位置时，所述开关断开。

14.根据权利要求11所述的网络接口，其中，所述接收器包括RJ45插座。

15.根据权利要求11所述的网络接口，其中，所述电阻元件包括120欧姆的电阻器。

16.一种终止网络接口中的通信总线的方法，所述方法包括：

检测在所述网络接口的接收器内的插头的存在；

响应于检测到所述插头存在于所述接收器内，通过可切换地从所述接收器的第一触头和所述接收器的第二触头中的至少一个去耦电阻元件，来禁用所述第一触头和所述第二触头之间的阻性终止；

检测所述插头没有存在于所述接收器内；以及

响应于检测到所述插头没有存在于所述接收器内，通过可切换地将所述电阻元件耦合在所述第一触头和所述第二触头之间，来启用所述第一触头和所述第二触头之间的阻性终止。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，禁用阻性终止包括响应于检测到所述插头存在于所述接收器内，将所述第一触头从第一位置移动到第二位置，其中，在所述第一位置的所述第一触头被可切换地耦合到所述电阻元件，并且其中，在所述第二位置的所述第一触头被可切换地从所述电阻元件去耦。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，启用阻性终止包括响应于检测到所述插头没有存在于所述接收器内而将所述第一触头从所述第二位置移动至所述第一位置。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，禁用阻性终止包括响应于所述插头插入到所述接收器而机械地断开串联耦合到所述电阻元件的开关。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，启用阻性终止包括响应于将所述插头从所述接收器移除而机械地闭合所述开关。