CN104779967B - 收发器集成电路设备及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于多信道的收发器集成电路(IC)设备及其操作方法。收发器IC设备使用控制器局域网(CAN)传输并且接收中央网关(CGW)与多个电子控制单元(ECU)之间的信息和数据。收发器IC设备包括多个CAN收发器和检测收发器IC设备是否正常操作的监控传感器。唤醒检测器检测经由网络传输的唤醒信号，以及控制器将CAN信号传输给多个CAN收发器并且从多个CAN收发器接收CAN信号。此外，串行外围接口(SPI)通信部将来自控制器的信息和数据传输给CGW的微计算机并且从CGW的微计算机接收来自控制器的信息和数据。

Description

收发器集成电路设备及其操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年1月10日提交给韩国知识产权局的第10-2014-0003591号的韩国专利申请的优先权和权益，通过引用将其全部内容结合在此。
技术领域
本发明涉及一种用于多信道的收发器集成电路(IC)设备及其操作方法。
背景技术
随着车辆电子产品的发展，渐增地在车辆内提供许多各种各样的电子控制单元(ECU)。一种控制器局域网(CAN)通信的方法主要用于在ECU之间通信。为车辆内网络开发的CAN是一种使用串行通信网络的通信方法，其使用两条通信线互联并联的各种ECU，并且根据优先权处理各个ECU之间的信息。CAN通信网络内互联的ECU检查传输消息的内容并且通过标识符(ID)确定传输消息的优先权。此外，根据传输消息的内容，ECU被选择性地输入对应消息。
基于逐位仲裁确定CAN节点之间的优先权，具有最高优先权的节点进入用于传输消息的传输模式，并且具有其他优先权的节点变成用于接收消息的接收模式。禁用接收模式的节点，直至轮到它们。产品开发和大规模生产中的一些车辆可使用用于在一个网络与另一个网络之间传输和接收数据的网关。当车辆内设置的ECU的数目非常小时，因为传输和接收消息的数目也因此非常小，所以特定ECU可执行网关的功能。
最近，因为ECU数目迅速增加，所以已经开发出中央网关(CGW)并且应用于处理网络之间的更大数据。CGW被配置为从一个网络接收数据，并且使用其中的CAN收发器芯片将接收数据转换并且传输给其他网络。例如，当应用于车辆的网络的数目为6时，CAN收发器芯片的数目也是6。换言之，当网络数目增加时，CAN收发器芯片的数目也增加。因此，当CAN收发器芯片的数目非常大时，用于CGW的控制器的尺寸增加，从而导致车辆内的封装问题。
本部分所公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，并且因此，其可包含并不构成该国本领域普通技术人员已知的先有技术的信息。
发明内容
本发明试图提供一种集成收发器IC设备及其操作方法。
本发明的示例性实施方式提供这样一种集成收发器IC设备，即，可被配置为使用控制器局域网(CAN)传输并且接收中央网关(CGW)与多个电子控制单元(ECU)之间的信息和数据。收发器IC设备可包括：多个CAN收发器；监控部，监控部被配置为检测收发器IC设备是否正常操作(例如，没有错误)；唤醒检测器，唤醒检测器被配置为检测经由网络传输的唤醒信号；控制器，控制器被配置为将CAN信号传输给多个CAN收发器并且从多个CAN收发器接收CAN信号；以及串行外围接口(SPI)通信部，串行外围接口通信部被配置为将来自控制器的信息和数据传输至CGW的微计算机并且从CGW的微计算机接收来自控制器的信息和数据。收发器IC设备可被配置为将从微计算机接收的信息传输给多个电子控制单元。收发器IC设备可进一步包括被配置为被输入来自外部电池的电压并且输出操作收发器IC设备的电压的电压调节器。
本发明的另一示例性实施方式提供一种操作包括多个CAN收发器的收发器集成电路(IC)设备的方法，所述多个CAN收发器可被配置为使用控制器局域网(CAN)传输并且接收中央网关(CGW)与多个电子控制单元(ECU)之间的信息和数据，所述方法包括：检测点火开关是否打开以及是否产生唤醒信号；操作收发器IC设备和将功率供给将打开的收发器IC设备的电压调节器；并且将从电压调节器输出的功率供给CGW的微计算机以打开微计算机。
所述方法可进一步包括首先并行打开CAN收发器之中的至少两个CAN收发器，然后，并行打开CAN收发器之中的至少另两个CAN收发器。所述方法可进一步包括顺次打开多个CAN收发器。
根据本发明的示例性实施方式，通过并行或顺次打开多信道收发器IC设备的多个CAN芯片，可以防止当多个CAN收发器同时打开时可能产生的EMI噪音和过载电流。
附图说明
图1示出了根据本发明的示例性实施方式的车辆的示例性通信系统；
图2示出了根据本发明的示例性实施方式的通信系统的示例性操作定时图；
图3示出了根据本发明的示例性实施方式的基于唤醒信号的CAN收发器的示例性操作图；
图4示出了根据本发明的示例性实施方式的基于IG开启的CAN收发器的示例性操作图。
图5示出了根据本发明的示例性实施方式的基于并行方法的示例性操作定时图；
图6示出了根据本发明的示例性实施方式的基于另一并行方法的示例性操作定时图；以及
图7示出了根据本发明的示例性实施方式的基于顺次方法的示例性操作定时图。
具体实施方式
应当理解的是，在此使用的术语“车辆”或者“车辆的”或者其他类似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船舶的船只、飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃机车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆以及其他可替代燃料车辆(例如，源自不同于石油的资源的燃料)。
尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元执行示例性过程，然而应当理解的是，还可由一个或者多个模块执行示例性过程。此外，应当理解的是，术语控制器/控制单元指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为存储模块并且处理器具体被配置为执行所述模块以执行下面进一步描述的一种或者多种过程。
进一步地，本发明的控制逻辑可体现为在计算机可读介质上的非易失性计算机可读媒体，计算机可读介质包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但并不限于：ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在网络耦接的计算机系统中，从而例如通过车载通信服务器(telematics server)或控制器局域网络(CAN)以分布式方式存储和执行计算机可读媒体。
本发明中使用的术语仅用于描述具体实施方式并且并不旨在限制本发明。如在此使用的，单数形式“一个”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。应当进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但是并不排除一个或者多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合的存在或者添加。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或者多个相关列出项的任何以及所有组合。
如在本文中所使用的，除非另有规定或者从上下文显而易见，否则，术语“大约”被理解为在本领域的正常容差范围之内，例如，在平均值的2标准偏差内。“大约”可以被理解为在所陈述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或者0.01％内。除非上下文另有明确指示，否则，在此使用的所有数字值均可被术语“大约”修饰。
在下面的详细描述中，仅通过例证性方式示出和描述本发明的示例性实施方式。本领域技术人员应当认识到，在不背离本发明的实质或者范围内，可以各种不同方式修改所描述的示例性实施方式。因此，附图和描述在性质上被视为例证性并且没有局限性。类似参考标号指贯穿本说明书的类似元件。
贯穿本说明书和后面的权利要求，当描述一个元件“耦接”至另一元件时，该元件可“直接耦接”至另一元件，或者通过第三元件“电耦接”至另一元件。此外，除非明确描述为相反，否则，词语“包括(comprise)”和各种诸如“包括(comprises)”或者“包括(comprising)”的变形将被理解为默示包括所陈述的元件，但不排除任何其他元件。
在下文中，将参考附图更为全面地描述本发明，其中，本领域技术人员可容易实施本发明的示例性实施方式。
图1示出了根据本发明的示例性实施方式的车辆的示例性通信系统。参考图1，本发明的示例性实施方式的车辆的通信系统可包括收发器IC设备100和微计算机200。如图1所示，收发器IC设备100可包括利用专用集成电路(ASIC)制成的的多个CAN收发器芯片。
收发器IC设备100可被配置为经由CAN将信息和数据传输给多个ECU并且经由CAN从多个ECU接收信息和数据。此外，收发器IC设备100可被配置为经由CAN传输和接收CGW与多个ECU之间的信息和数据。收发器IC设备可被配置为与CGW的微计算机200通信，然后，将从多个ECU接收的消息(SDO)传输给微计算机200或者将从微计算机200接收的消息(SDI、SCK以及SCS)传输给多个ECU。尽管图1中未示出所述多个ECU，然而，其可以是车辆的各种电子控制系统中包括的ECU。
收发器IC设备100可包括电压调节器110、监控部120(例如，监控器或者监控传感器)、唤醒检测器130、控制器140、SPI通信部150(例如，SPI通信器)、以及第一收发器至第六CAN收发器(CANT1-CANT6)。电压调节器110可被配置为将从外部电池(未示出)供给的电压转换成具有基本恒定电平的内部电压。电压调节器110还可被配置为输出预定电源电压(VCC)。
监控部120可被配置为检测收发器IC设备100是否正常操作(例如，没有错误或者故障)。监控部120可包括看门狗系统，并且可被配置为自动重置收发器IC设备100，从而在收发器IC设备100异常操作时(例如，出现错误或者故障)使收发器IC设备100再次正常操作。当监控部120检测收发器IC设备100异常操作时，监控部120可被配置为停止电压调节器110的操作并且通知控制器140收发器IC设备100异常。
唤醒检测器130可被配置为检测经由网络传输的唤醒信号。与唤醒信号关联的CAN唤醒功能可以是如下功能：多个电子控制单元之中的主电子控制单元可被配置为基于车辆待机模式下产生的外部操作信号来唤醒其他电子控制单元以对操作做出准备。例如，在车辆引擎停止在泊车状态之后，当禁用CAN通信时可能进入待机模式。即使车辆引擎停止，主电子控制单元仍可处于唤醒模式，并且其他电子控制单元可在使用最少电流量以防止电池放电的睡眠模式下操作。接收唤醒信号的ECU可被配置为从睡眠模式进入正常模式。
控制器140可被配置为将CAN信号传输给第一CAN收发器至第六CAN收发器(CANT1-CANT6)并且从第一CAN收发器至第六CAN收发器(CANT1-CANT6)接收CAN信号。可从电压调节器110供给控制器140操作电压。此外，控制器140可被配置为与微计算机200通信以经由SPI通信部150传输和接收必要的信息。
图2示出了根据本发明的示例性实施方式的通信系统的操作定时图。参考图2，在时间T1，可首先打开点火开关(IG)，或者由控制器140执行唤醒检测器130以检测唤醒信号。随后，在时间T2，可打开收发器IC设备100和电压调节器110。
然后，可从电压调节器110供给微计算机200调节电压以在时间T3打开，并且可在时间T4打开SPI通信部150，同时收发器IC设备经历初始化。换言之，在微计算机200开始操作时，可在时间T4打开SPI通信部150，然后，可经由SPI通信部150在控制器140与微计算机200之间传输和接收信息和数据。
图3示出了根据本发明的示例性实施方式的基于唤醒信号的CAN收发器的示例性操作图。如图3所示，在通过唤醒事件启动的同时，在期限TS1内，可在通信总线上传输发送者的初始消息，并且作为接收器的CGW可准备好接收就绪时段TR1内的消息或者信号。就绪时段TR1可包括关于CGW的启动时段TS2。
初始消息可包括从不同于CGW的其他ECU和电池管理系统(BMS)传输至CGW的通信信息。具体地，在初始操作中，收发器IC设备100可被配置作为接收器操作。因此，当CGW作为接收器操作时，CGW可在从传输节点接收第一消息之前准备接收消息或者信号。通过唤醒信号打开CAN收发器(CANT1-CANT6)的时间可以在就绪时段TR1内。例如，就绪时段TR1可以为大约几十毫秒。
图4示出了根据本发明的示例性实施方式的基于IG开启的CAN收发器的示例性操作图。节点可准备接收系统重置和软件初始化的时段T_init内的消息。例如，时段T_init可以是几百毫秒的最大值。如上所述，因为CGW的收发器IC设备打开时的最小时间可以是如图3所示的就绪时段TR1，所以在就绪时段TR1内可打开收发器IC设备。
当点火开关打开或者产生唤醒信号时，可打开CAN收发器(CANT1-CANT6)。当同时打开CAN收发器(CANT1-CANT6)时，因为可能产生损坏CAN收发器的瞬时过载电流，所以可应用并行打开方法或者顺次打开方法以防止瞬时过载电流的产生。
图5示出了根据本发明的示例性实施方式的基于并行方法的示例性操作定时图。图6示出了根据本发明的示例性实施方式的基于另一并行方法的示例性操作定时图。
如图5所示，首先可在时间T21打开CAN收发器(CANT1-CANT6)的CAN收发器(CANT1、CANT3以及CANT5)，然后可在时间T22打开CAN收发器(CANT2、CANT4以及CANT5)。此外，如图6所示，首先可在时间T31打开CAN收发器(CANT1-CANT6)的CAN收发器(CANT1和CANT4)，然后，可顺次在时间T32打开CAN收发器(CANT2和CANT5)并且在时间T33打开CAN收发器(CANT3和CANT6)。
图7示出了根据本发明的示例性实施方式的基于顺次方法的示例性操作定时图。如图7所示，在T41-T46的对应时间，可顺次打开CAN收发器(CANT1-CANT6)中的每个。如图5至图7所示，可根据P-CAN、C-CAN、B-CAN、M-CAN、I-CAN以及D-CAN打开CAN收发器，其为车辆中CAN通信线的顺次优先权。
换言之，如图5所示，可在时间T21打开对应于P-CAN、C-CAN以及B-CAN中的每个的CAN收发器，并且可在时间T22打开对应于M-CAN、I-CAN以及D-CAN中的每个的CAN收发器。此外，如图6所示，可在时间T31打开对应于P-CAN和C-CAN中的每个的CAN收发器，可在时间T32打开对应于B-CAN和M-CAN中的每个的CAN收发器，并且可在时间T33打开对应于I-CAN和D-CAN中的每个的CAN收发器。
如图5至图7所示，可以基于收发器IC设备打开的允许时段设置根据并行打开方法或者顺次打开方法的可打开CAN收发器的时段。因此，根据本发明的示例性实施方式，通过并行或顺次打开多信道收发器IC设备的多个CAN收发器芯片，可以防止当同时打开多个CAN收发器时产生EMI噪音和过载电流。
尽管已经结合目前视为示例性的实施方式描述本发明，然而应当理解的是，本发明并不局限于所公开的示例性实施方式，而是，相反，本发明旨在覆盖所附权利要求的精神和范围内包括的各种变形和等同布置。
参考标号描述
100：收发器IC设备
200：微计算机
110：电压调节器
120：监控部
130：唤醒检测器
140：控制器
150：SPI通信部
CANT1-CANT6：CAN收发器。

Claims (11)

1.一种收发器集成电路IC设备，所述收发器集成电路IC设备使用控制器局域网CAN传输并且接收中央网关CGW与多个电子控制单元ECU之间的信息和数据，包括：
多个CAN收发器；
监控传感器，被配置为检测所述收发器IC设备是否正常操作；
唤醒检测器，被配置为检测经由网络传输的唤醒信号；
控制器，被配置为将CAN信号传输给所述多个CAN收发器并且从所述多个CAN收发器接收CAN信号；以及
串行外围接口SPI通信器，被配置为将来自所述控制器的信息和数据传输给所述CGW的微计算机并且从所述CGW的微计算机接收来自所述控制器的信息和数据，
当打开所述多个CAN收发器时，顺次打开所述多个CAN收发器或者并行地打开所述多个CAN收发器中的至少两个CAN收发器。
2.根据权利要求1所述的收发器IC设备，其中，所述收发器IC设备被配置为将从所述微计算机接收的消息传输给多个电子控制单元。
3.根据权利要求1所述的收发器IC设备，进一步包括：
电压调节器，被配置为被输入来自外部电池的电压并且输出使所述收发器IC设备操作的电压。
4.根据权利要求3所述的收发器IC设备，其中，所述监控传感器被配置为当所述收发器IC设备中发生异常时重置所述收发器IC设备。
5.根据权利要求4所述的收发器IC设备，其中，所述监控传感器被配置为当所述收发器IC设备中发生所述异常时停止所述电压调节器的操作并且将所述收发器IC设备的所述异常通知给所述控制器。
6.根据权利要求1所述的收发器IC设备，其中，所述唤醒信号是根据车辆待机模式下产生的外部操作信号的信号，从而使所述多个电子控制单元之中的主电子控制单元唤醒其他电子控制单元以准备进行操作。
7.一种操作包括多个CAN收发器的收发器集成电路IC设备的方法，所述多个CAN收发器使用控制器局域网CAN传输并且接收中央网关CGW与多个电子控制单元ECU之间的信息和数据，所述方法包括：
通过所述控制器检测点火开关是否打开及是否产生唤醒信号；
通过所述控制器操作所述收发器IC设备及将电力供给要打开的所述收发器IC设备的电压调节器；以及
通过所述控制器将从所述电压调节器输出的电力供给所述CGW的微计算机以打开所述微计算机，
当打开所述多个CAN收发器时，通过所述控制器顺次打开所述多个CAN收发器或者并行地打开所述多个CAN收发器中的至少两个CAN收发器。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：
当通过从所述电压调节器供给的所述电力初始化所述微计算机时，通过所述控制器操作要被打开的串行外围接口SPI通信部。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述收发器IC设备的所述操作包括：
在第一时间段，通过所述控制器初始化所述多个CAN收发器的发送器；以及
在第二时间段，通过所述控制器初始化所述多个CAN收发器的接收器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述收发器IC设备打开的最短时间是所述发送器初始化的所述第一时间段之后的预定就绪时段。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
通过所述控制器打开所述多个ECU之中的至少一个ECU，其中，所述收发器IC设备打开的最大时间是从所述点火开关打开至所述SPI打开的第三时间段与所述第一时间段、所述第二时间段以及所述至少一个ECU打开的时间段的总和的第四时间段之中的较长时段。
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