CN111819820A

CN111819820A - 用于总线系统的发送/接收装置和其运行方法

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Publication number: CN111819820A
Application number: CN201980018668.XA
Authority: CN
Inventors: S·沃克尔; A·穆特尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2039-03-05
Also published as: JP7109566B2; EP3766216A1; US11502876B2; CN111819820B; WO2019174960A1; JP2021516020A; US20200412583A1; DE102018203708A1

Abstract

本发明涉及一种用于总线系统（1；2）的发送/接收装置（10；10a），其中所述发送/接收装置（10；10a）具有用于与所述总线系统（1；2）的第一信号线（1a；CAN_H）连接的第一总线端子（12a）、用于与所述总线系统（1；2）的第二信号线（1b；CAN_L）连接的第二总线端子（12b）和用于从第一和第二总线端子（12a、12b）接收总线接收信号（BE）的接收单元（18），其中所述发送/接收装置（10；10a）被构造在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻（R）将第一和第二总线端子（12a、12b）彼此连接（210），其中所述可预给定的第一时长（T1）能够根据所述接收单元（18）的至少一个运行参量来进行选择。

Description

用于总线系统的发送/接收装置和其运行方法

技术领域

本发明涉及一种用于总线系统的发送/接收装置，其中发送/接收装置具有用于与总线系统的第一信号线连接的第一总线端子、用于与总线系统的第二信号线连接的第二总线端子和用于从第一和第二总线端子接收总线接收信号的接收单元。

本发明还涉及一种用于运行这样的发送/接收装置的方法。

背景技术

从DE 102015222334A1已知用于在通过总线系统进行数据接收时选择性渐隐总线振荡的装置和方法。已知的装置设置屏蔽元件来屏蔽总线信号的振荡。屏蔽元件是相对耗费的。

发明内容

因此本发明的任务是，如下改进开头提及类型的发送/接收装置和其运行方法，即减小或避免现有技术的前述缺点。

提出一种根据权利要求1的用于总线系统的发送/接收装置，其中发送/接收装置被构造用于在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻将第一和第二总线端子彼此连接，其中可预给定的第一时长可以根据接收单元的至少一个运行参量来选择。这有利地能够实现：在不需要如从现有技术已知的相对复杂的屏蔽单元的情况下减小不期望的总线振荡。通过在可预给定的第一时长内借助可预给定的电阻将总线端子连接，可以有利地减小可能出现的总线振荡，因为在第一时长内通过接通的电阻得出更大的衰减。此外有利地，能够实现第一时长的灵活规定，使得可以最佳地长或短地激活电阻，例如直至不期望的总线振荡的充分衰减完成，但是不更长。

在优选实施方式中，接收单元具有接收比较器，该接收比较器被构造用于根据总线接收信号来形成总线差分信号，其中接收单元的至少一个运行参量是总线差分信号或由其导出的信号。由此可以特别精确地确定可预给定的第一时长。

在其他实施方式中，接收比较器具有多个接收阈值、特别是针对总线差分信号的接收阈值，由此可以特别有效地确定电阻接通到总线线路上多长时间（可预给定的第一时长）。

在其他实施方式中，第一接收阈值大约0.7伏特，其中第二接收阈值特别是处于小于大约0伏特的值，并且其中第三接收阈值特别是处于大约0伏特和第一接收阈值之间。根据申请人的研究，经此可以特别简单且精确地确定第一时长。

在其他实施方式中，发送/接收装置被构造用于在以下情况下在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻将第一和第二总线端子彼此连接，即存在当前条件中的至少一个：a）发送/接收装置的发送单元的发送输入信号的上升沿，b）发送单元的从驱动第一和第二总线端子的运行状态到不驱动第一和第二总线端子的运行状态的状态转换，c）借助接收单元从总线接收信号导出的差分信号的下降沿。

在其他实施方式中，可预给定电阻具有在大约40欧姆和大约200欧姆之间、优选在大约80欧姆和大约160欧姆之间、进一步优选在大约100欧姆和大约140欧姆之间、简直特别优选大约120欧姆的值。

实施方式的其他方面通过一种用于总线系统的用户站来说明，该用户站具有至少一个根据权利要求1至6中至少一个所述的发送/接收装置。

实施方式的其他方面通过一种具有总线线路和至少两个用户站的总线系统来说明，该总线线路具有至少一个第一信号线和至少一个第二信号线，其中至少两个用户站中的至少一个用户站具有至少一个根据权利要求1至6中至少一个所述的发送/接收装置。

实施方式的其他方面通过一种根据权利要求9所述的用于运行总线系统的发送/接收装置的方法来说明。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。

本发明的其他特征、应用途径和优点从对本发明的实施例的以下描述中得出，这些实施例在附图中示出。在此，所有描述或示出的特征自身或以任意组合构成本发明的主题，与其在保护权利要求中的概括或其回引无关以及与其在说明书或附图中的表达或显示无关。

附图说明

在附图中：

图1示意性示出了根据一种实施方式的总线系统的简化框图，

图2示意性示出了根据另一种实施方式的总线系统的简化框图，

图3示意性示出根据一种实施方式的发送/接收装置的框图，

图4示意性示出根据一种实施方式的电阻装置的框图，

图5示意性示出根据另一种实施方式的发送/接收装置的框图，

图6示出根据一种实施方式的方法的简化流程图，以及

图7示意性示出根据一种实施方式的运行参量的时间变化过程。

具体实施方式

图1示意性示出根据一种实施方式的总线系统1的简化框图，该总线系统可以应用于车辆、尤其机动车、飞机等或应用于工业机器人等。在图1中，总线系统1具有第一用户站110、第二用户站120、第三用户站130、第四用户站140、第五用户站150、总线线路160和终端电阻170，其中用户站110至150以星形拓扑来布置。总线系统1例如可以是CAN总线系统或CAN-FD总线系统等。十分普遍地，在本实施例中，总线系统1被设计用于以下通信，在该通信中至少暂时地确保用户站110至150之一对总线线路160独占的无冲突的访问。第一用户站110例如可以是机动车的控制设备。第二、第四和第五用户站120、140、150例如可以分别是机动车的传感器。第三用户站130例如可以是机动车的显示装置。

图2示出根据另一实施例的总线系统2。不同于根据第一实施例的总线系统1，根据第二实施例的总线系统2具有线性总线拓扑，该总线拓扑在总线线路160的相应末端具有两个终端电阻170a、170b。在根据图2的总线系统2中，用户站110至150可以以与图1中相同的方式来构造。

图3示出根据一种实施方式的用于总线系统的发送/接收装置10的示意性框图。例如，下面参考图3描述的发送/接收装置10可以用在前面参考图1、2描述的总线系统1、2的至少一个用户站110、…、150中。

发送/接收装置10具有用于与在图3中示意性标明的总线系统1的第一信号线1a连接的第一总线端子12a和用于与总线系统1的第二信号线1b连接的第二总线端子12b。例如，总线线路160（图1）因此具有两个信号线1a、1b。

发送/接收装置10还具有用于从第一和第二总线端子12a、12b接收总线接收信号BE的接收单元18。为此，接收单元18通过其端子18a、18b与总线端子12a、12b连接。

根据本发明，发送/接收装置10被构造用于在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻将第一和第二总线端子12a、12b彼此连接。

这例如可以通过在图3中示例性示出的电阻装置17来进行，该电阻装置通过其端子17a、17b与总线端子12a、12b连接并且例如具有在图4中描绘的结构。

电阻装置17可以具有电阻R以及与其串行布置的开关17c，该电阻具有在大约40欧姆和大约200欧姆之间、优选在大约80欧姆和大约160欧姆之间、进一步优选在大约100欧姆和大约140欧姆之间、简直特别优选大约120欧姆的值，该开关17c可以通过控制信号a1、当前例如通过接收单元18提供（图3）的控制信号a1来控制。在其他实施方式中，电阻装置17例如也可以具有半导体器件、特别是场效应晶体管等，其漏源段可以在控制信号a1的作用下在高欧姆状态（“没有衰减电阻接通”）和运行状态之间进行控制，该运行状态具有漏源段的在上述范围内、例如大约120欧姆的电阻。

此外根据本发明规定，根据接收单元18的至少一个运行参量可以选择可预给定的第一时长，在第一时长内，可以关于总线端子12a、12b激活电阻R。由此保证了，可以如为了运行接收单元18或装置10所需那么长地、但是例如不更长地激活电阻R。因此，例如接收单元18规定可预给定的第一时长，在第一时长内，关于总线端子12a、12b激活电阻R，这例如通过控制信号a1来进行。

可选地，发送/接收装置10也可以具有用于将总线发送信号输出到第一和第二总线端子12a、12b的发送单元14，例如用于将信息经由总线线路160发送到其他用户站或其相应的发送/接收装置（未示出）的发送单元14。优选地，发送单元14通过其端子14a、14b与总线端子12a、12b连接。

图5示意性示出根据另一实施方式的发送/接收装置10a的框图，该发送/接收装置当前例如被构造用于在总线系统1上运行，该总线系统1构造为CAN-FD总线系统。下面尤其只描述与根据图3的配置10的区别。发送/接收装置10a通过端子11a与第一参考电位CAN_GND连接，第一参考电位CAN_GND例如是接地电位。发送/接收装置10a通过端子11b与第二参考电位CAN_SUPPLY连接，第二参考电位CAN_SUPPLY例如是相应于运行电压的例如+5伏特的参考电位。

发送单元14具有发送信号驱动器141，该发送信号驱动器根据输送给其的发送输入信号TxD来产生用于控制两个半导体开关142a、142b的输出信号。如从图5中可见，在通过发送输入信号TxD（或放大的发送输入信号TxD'）相应控制第一半导体开关142a的情况下可以将发送单元14的第一端子14a置于取决于第二参考电位CAN_SUPPLY的电位上，其中发送单元14通过第一端子14a与第一总线端子12a连接。类似于此，在通过发送输入信号TxD相应控制第二半导体开关142b的情况下可以将发送单元14的第二端子14b置于取决于第一参考电位CAN_GND的电位上，其中发送单元14通过第二端子14b与第二总线端子12b连接。因此，发送单元14的该运行状态也称为发送单元14的驱动运行状态。相应地，如果相关端子14a、14b或12a、12b没有通过半导体开关142a、142b置于前述电位上，则得出发送单元14的不驱动运行状态。该状态也可以称为发送单元14的高欧姆状态。如果发送单元14从驱动运行状态变换到不驱动运行状态，则例如可能出现不期望的总线振荡。于是，总线振荡也可以有利地在使用前述原理的情况下借助电阻装置17予以衰减。

因此，即使在图5中示例性描述的配置的情况下也可以实施例如根据实施方式的方法，参见电阻装置17和控制信号a1。为此，图6示出根据一种实施方式的方法的简化流程图。在步骤200中，发送/接收装置10a根据接收单元18的至少一个运行参量来选择可预给定的第一时长，并且在步骤210中，发送/接收装置10a在所述之前选择的第一时长内经由电阻装置17的电阻R（图4）将总线端子12a、12b彼此连接。

在其他实施方式中也可以设想步骤200、210的时间上至少部分重叠的实施。例如，首先可以选择激活电阻装置17的开始时间点并且相应地激活该电阻装置，然后可以根据接收单元18的至少一个运行参量来确定例如激活电阻装置17的可预给定的时长并且在该时长完成后结束该激活。

在其他优选实施方式中，接收单元18（图5）具有接收比较器181，该接收比较器被构造用于根据总线接收信号形成总线差分信号VDIFF，其中接收单元18的至少一个运行参量是总线差分信号VDIFF或由其导出的信号。由此可以特别精确地确定可预给定的第一时长。例如，总线差分信号VDIFF可以借助差分放大器182根据总线信号CAN_H、CAN_L来形成。总线差分信号VDIFF也可以视为CAN总线线路CAN_H和CAN_L之间的模拟差分电压。在这种情况下适用：VDIFF=CAN_H - CAN_L。差分电压VDIFF对于隐性位例如为0V并且对于显性位典型地为2V。

在其他实施方式中，接收比较器181具有多个接收阈值TH1、TH2…，特别是用于总线差分信号的接收阈值，由此可以特别有效地确定电阻R（图4）接通到总线线路12a、12b上多长时间。又可以借助控制信号a1进行控制，该控制信号在图5的配置中可以通过接收比较器181形成并且可以输出给电阻装置17。

在其他实施方式中，第一接收阈值TH1为大约0.7伏特，其中第二接收阈值TH2特别是处于小于大约0伏特的值，并且其中第三接收阈值TH3特别是处于大约0伏特和第一接收阈值之间。根据申请人的研究，经此可以特别简单且精确地确定第一时长。

为此，图7示意性示出根据一种实施方式的总线差分信号VDIFF的时间变化过程。在时间点t1，即当前在总线差分信号VDIFF的下降沿，设置不期望的总线振荡，所述总线振荡可以通过在可预给定的第一时长T1内、即直至时间点t2接通电阻R（图4）来进行衰减。

在其他实施方式中，发送/接收装置10a（图5）被构造用于在以下情况下在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻R将第一和第二总线端子12a、12b彼此连接，即存在当前条件中的至少一个：a）发送/接收装置10a的发送单元14的发送输入信号TxD的上升沿，b）发送单元14的从驱动第一和第二总线端子的运行状态到不驱动第一和第二总线端子的运行状态的状态转换，c）借助接收单元18从总线接收信号BE导出的差分信号VDIFF（图7）的下降沿。因此，例如可以根据这些标准中的至少一个来选择激活电阻R的开始时间点t1。

与此相对，可预给定的第一时长T1有利地可以根据接收单元18（图5）的至少一个运行参量，当前例如根据时间变化过程VDIFF例如关于低于和/或超出所提及的接收阈值TH1、TH2、TH3中的至少一个来选择。

在一些实施方式中可以规定，关于低于负的接收阈值TH2监视差分信号VDIFF（图7），并且关于这一点，在识别（一次或多次）低于负的接收阈值TH2之后在可预给定的等待时间之内是否超过第一接收阈值TH1，该等待时间优选地小于总线系统上的数据传输的位时间（特别是小得多，例如小于总线系统上的数据传输的位时间的大约百分之20）。例如，只要差分信号VDIFF低于负的接收阈值TH2，并且只要此外在该低于负的接收阈值TH2之后在可预给定的等待时间之内差分信号VDIFF没有超过第一接收阈值TH1，就可以推断出，尽管存在差分信号VDIFF的本身不期望的振荡（由于低于负的接收阈值TH2），但是所述不期望的振荡在此期间（在等待时间之内）充分强烈地衰减（由于在等待时间之内没有超过第一接收阈值TH1）。该状态在图7中例如在时间点t2实现。在当前示例中，在时间点t1和t2之间，总共三次低于负的接收阈值TH2，并且在相应第一和第二次低于负的接收阈值TH2之后超过第一接收阈值TH1，然而在第三次低于负的接收阈值TH2之后，随后最多将将达到第一接收阈值TH1，然而不再超过第一接收阈值TH1，参见时间点t2。因此，在一些实施方式中，可以从时间点t2起去激活电阻R（图4）的接通。在其他实施方式中也可以规定，从时间点t2起加上可预给定的例如大约5纳秒至大约10纳秒的保护时间后去激活电阻R，其中然后不期望的振荡特别可靠地衰减到可容忍的程度。

换言之，发送/接收装置10、10a可以在一些实施方式中被构造用于关于低于负的接收阈值TH2监视差分信号VDIFF，并且关于这一点，在识别（特别是一次或多次）低于负的接收阈值TH2之后在可预给定的等待时间之内是否不超过第一接收阈值TH1，该等待时间优选地小于（特别是小得多）总线系统上的数据传输的位时间。满足这些条件的时间点可以用作可预给定的第一时长T1的结束，即用作去激活电阻R的信号。

在优选实施方式中，用于去激活电阻R（图4）的可预给定的时长T1（图7）可以典型地在大约40ns（纳秒）和大约150ns之间进行选择。在其他实施方式中同样可以设想其他值。

根据实施方式的原理不限于应用在CAN或CAN-FD总线系统中，而是例如也可以应用于LVDS或LIN总线系统或普遍应用于具有显性和隐性总线状态的所有总线系统。

Claims

1.一种用于总线系统（1；2）的发送/接收装置（10；10a），其中所述发送/接收装置（10；10a）具有用于与所述总线系统（1；2）的第一信号线（1a；CAN_H）连接的第一总线端子（12a）、用于与所述总线系统（1；2）的第二信号线（1b；CAN_L）连接的第二总线端子（12b）和用于从第一和第二总线端子（12a、12b）接收总线接收信号（BE）的接收单元（18），其中所述发送/接收装置（10；10a）被构造在可预给定的第一时长（T1）内经由可预给定的电阻（R）将第一和第二总线端子（12a、12b）彼此连接（210），其中所述可预给定的第一时长（T1）能够根据所述接收单元（18）的至少一个运行参量来进行选择。

2.根据权利要求1所述的发送/接收装置（10；10a），其中所述接收单元（18）具有接收比较器（181），所述接收比较器被构造用于根据所述总线接收信号（BE）形成总线差分信号（VDIFF），其中所述接收单元（18）的至少一个运行参量是所述总线差分信号（VDIFF）或由其导出的信号。

3.根据权利要求2所述的发送/接收装置（10；10a），其中所述接收比较器（181）具有多个接收阈值（TH1、TH2、TH3），特别是用于所述总线差分信号（VDIFF）的接收阈值。

4.根据权利要求3所述的发送/接收装置（10；10a），其中第一接收阈值（TH1）处于大约0.7伏特，其中第二接收阈值（TH2）特别是处于小于大约0伏特的值，并且其中第三接收阈值（TH3）特别是处于大约0伏特和第一接收阈值（TH1）之间。

5.根据前述权利要求中至少一个所述的发送/接收装置（10；10a），其中所述发送/接收装置（10；10a）被构造用于在以下情况下在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻（R）将第一和第二总线端子（12a、12b）彼此连接，即存在当前条件中的至少一个：a）所述发送/接收装置（10；10a）的发送单元（14）的发送输入信号（TxD）的上升沿，b）所述发送单元（14）的从驱动第一和第二总线端子（12a、12b）的运行状态到不驱动第一和第二总线端子（12a、12b）的运行状态的状态转换，c）借助所述接收单元（18）从所述总线接收信号（BE）导出的差分信号（VDIFF）的下降沿。

6.根据前述权利要求中至少一个所述的发送/接收装置（10；10a），其中所述可预给定的电阻（R）具有在大约40欧姆和大约200欧姆之间、优选在大约80欧姆和大约160欧姆之间、进一步优选在大约100欧姆和大约140欧姆之间、简直特别优选大约120欧姆的值。

7.一种用于总线系统（1；2）的用户站（110、120、130、140、150），其具有根据前述权利要求中至少一个所述的发送/接收装置（10；10a）。

8.一种总线系统（1；2），其具有总线线路（160）和至少两个用户站（110、120、130、140、150），所述总线线路（160）具有至少一个第一信号线（1a；CAN_H）和至少一个第二信号线（1b；CAN_L），其中所述至少两个用户站（110、120、130、140、150）中的至少一个用户站具有至少一个根据权利要求1至6中至少一个所述的发送/接收装置（10；10a）。

9.用于运行总线系统（1；2）的发送/接收装置（10；10a）的方法，其中所述发送/接收装置（10；10a）具有用于与所述总线系统（1；2）的第一信号线（1a；CAN_H）连接的第一总线端子（12a）、用于与所述总线系统（1；2）的第二信号线（1b；CAN_L）连接的第二总线端子（12b）和用于从第一和第二总线端子（12a、12b）接收总线接收信号（BE）的接收单元（18），其中所述发送/接收装置（10；10a）被构造在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻（R）将第一和第二总线端子（12a、12b）彼此连接（210），其中所述发送/接收装置（10；10a）根据所述接收单元（18）的至少一个运行参量来选择所述可预给定的第一时长。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述发送/接收装置（10；10a）在以下情况下在可预给定的第一时长内经由可预给定的电阻（R）将第一和第二总线端子（12a、12b）彼此连接，即存在当前条件中的至少一个：a）所述发送/接收装置（10；10a）的发送单元（14）的发送输入信号（TxD）的上升沿，b）所述发送单元（14）的从驱动第一和第二总线端子（12a、12b）的运行状态到不驱动第一和第二总线端子（12a、12b）的运行状态的状态转换，c）借助所述接收单元（18）从所述总线接收信号（BE）导出的差分信号（VDIFF）的下降沿。