CZ20004738A3

CZ20004738A3 - Oddělovací jednotka pro sběrnicové systémy

Info

Publication number: CZ20004738A3
Application number: CZ20004738A
Authority: CZ
Inventors: Karl-Heinz Necker; Peter Güttler; Eberhard Oser; Stephan Dohrmann
Original assignee: Trw Automotive Electronics And Components Gmbh And
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2001-08-15
Also published as: US20010004751A1; CN1305296A; CN1156126C; KR20010062420A; EP1109348A3; ES2159273T1; JP3593311B2; US6996649B2; BR0005913A; JP2001223719A; DE19960859A1; MXPA00012568A; EP1109348A2

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká propojovací jednotky pro dva vzájemně spojené sběrnicové systémy.

Dosavadní stav techniky

Když jsou spojovány dva sběrnicové systémy stejného nebo různého typu, mohou chybové funkce, které vznikají v jednom z těchto sběrnicových systémů, mít za následek ¹⁰ odpovídající chybové funkce v druhém sběrnicovém systému.

Když jeden sběrnicový systém vnucuje druhému sběrnicovému systému stav signálu, je to označováno za dominantní signál.

Když je jeden sběrnicový systém rušen prostřednictvím trvale dominantního signálu, odpadá rovněž s ním spojený druhý 15 sběrnicový systém.

Předkládaný vynález se zabývá zejména sběrnicovými systémy ve vozidlech. Sběrnicové systémy, instalované do vozidel stále v přibývajícím množství, mohou být rozděleny

2Q podle různých oblastí použití, který jsou přiřazeny různé priority. Lze například rozlišovat mezi periferními sběrnicovými systémy, kterým jsou přiřazeny vnější oblasti vozidla, a vnitřními sběrnicovými systémy pro řídící a bezpečnostní funkce.

Protože různé sběrnicové systémy vzájemně spolu komunikují, existuje nebezpečí omezení činnosti jednoho sběrnicového systému v případě chybové funkce jiného sběrnicového systému. Ve vozidle jsou periferní sběrnicové systémy vystaveny nebezpečí poškození. Prudký náraz vozidla může například vést ke zkratu periferního sběrnicového • · « * i ··« ··· ·· «· · · systému. Z toho potom vzniklý trvalý dominantní signál může rušit vnitřní sběrnícový systém nebo dokonce nastavit vnější funkci.

Prostřednictvím předkládaného vynálezu je vytvořena 5 oddělovací jednotka pro dva vzájemně spojené sběrnicove systémy, která jednoduchými prostředky brání tomu, aby jeden rušený sběrnicový systém nepříznivé ovlivnil funkci druhého sběrnicového systému.

θ Podstata vynálezu

Podle prvního provedení předkládaného vynálezu obsahuje oddělovací jednotka dva obvody propojovacího rozhraní a mezi nimi jeden spojovací obvod. První obvod propojovacího rozhraní má jeden dvousměrný sběrnicový přívod pro jeden sběrnicový systém a jeden dvousměrný datový přívod pro spojovací obvod. Druhý obvod propojovacího rozhraní má jeden sběrnicový přívod pro druhý sběrnicový systém a jeden dvousměrný datový přívod pro spojovací obvod. Spojovací obvod obsahuje filtr, který potlačuje anomální dominantní signály a propouští normální signály mezi dvěma sběrnicovými systémy. Protože tato oddělovací jednotka potlačuje anomální dominantní signály z jednoho sběrnicového systému, nemohou takové signály nepříznivě ovlivnit funkci druhého sběrnicového systému.

Obvody propojovacího rozhraní mění na sběrnicove straně přijímané signály na odpovídající logické úrovně, které jsou zpracovávány spojovacím obvodem. Logické úrovně, předávané ze spojovacího obvodu na obvody propojovacího rozhraní, jsou těmito obvody měněny na odpovídající 30 sběrnicove signály.

• φ »* • · · φ • · · · · · φφφ φ « • φφφφ φφφ* ··· φφ φφ φφφ ·φ φ·

Oddělovací jednotka podle předkládaného vynálezu může být vytvořena z jednoduchých diskrétních elektronických součástek. Z toho vyplývají vedle bezpečné funkce také nižší náklady. Oproti řešení na bázi mikroprocesoru je takto dosaženo výhody vyloučení rušivého záření.

Podle druhého provedení předkládaného vynálezu oddělovací jednotka obsahuje detektor stejnosměrného napětí, který při výskytu stejnosměrného napětí mezi vedeními sběrnicových systémů vydává řídící signál. Navíc je upraven také detektor výpadku signálu, který při nedojití impulzních signálů na jeden ze sběrnicových systémů vydává řídící signál. Nakonec oddělovací jednotka obsahuje budící obvod, který v odezvě na řídící signály obou detektorů aktivuje odpojovač, který v aktivovaném stavu vzájemně galvanicky 15 odděluje sběrnicové systémy.

Výhoda tohoto druhého provedení vynálezu spočívá v tom, že je vyloučeno zpoždění doby běhu signálů mezi dvěma sběrnicovými systémy, ke kterému dochází u prvního provedení vynálezu.

Další výhodná provedení předkládaného vynálezu budou zřejmá z následujícího popisu příkladného provedení oddělovací jednotky podle vynálezu ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

5

Přehled obrázků na výkresech

Obr.l znázorňuje blokové schéma propojovací (oddělovací) jednotky; a

Obr.2 znázorňuje blokové schéma alternativního provedení propojovací jednotky.

• ·♦· • · · · • « « · · · ··* • · · · « * * ·· ·♦ ·« ···

Příklady provedení vynálezu

U příkladu provedení, popisovaného ve spojení s odkazy na obr. 1, se předpokládá, že oddělovací jednotkou podle vynálezu jsou vzájemně spojeny dva dvouvodičové 5 sběrnicové systémy typu CAN. Tyto sběrnicové systémy jsou na výkrese označeny jako sběrnicové systémy Bus 1 a Bus 2. Každý z obou sběrnicových systémů je připojen na obvod 10, 12 propojovacího rozhraní. U těchto obvodů propojovacího rozhraní se jedná o běžné vysílací/přijímací obvody, zejména kombinované přijímače a vysílače typu CAN. Mezi obvody 10., 12 propojovacího rozhraní je zařazen spojovací obvod. Tento spojovací obvod je mezi obvody 10, 12 propojovacího rozhraní zařazen symetricky, takže má dvousměrnou funkci. Signálový přenos mezi obvody 10, 12 propojovacího rozhraní probíhá vždy 15 od vývodu Rx k vývodu Tx. V signálové cestě mezi jedním vývodem Rx a jedním vývodem Tx je vždy zařazen filtr, který potlačuje anomální dominantní signály a přitom propouští normální signály. V jednom výhodném provedení jsou tyto filtry vytvořeny jako monostabilní klopné obvody 14, 16.

Pokud na takovýto filtr přicházející signálová úroveň zůstává nezměněna, což odpovídá dominantními signálu, překlopí výstup filtru po proběhnutí nastavené doby klopného obvodu na opačnou signálovou úroveň, která potom odpovídá přerušovacímu signálu, který nepříznivě neovlivní funkci připojeného 25 sběrnicového systému. Naproti tomu impulzní signály budou tímto klopným obvodem propouštěny.

Protože v obvodech 10., 12 propojovacího rozhraní jsou vývody Rx a Tx vnitřně propojeny, obsahuje spojovací obvod doplňkově ještě prostředek pro přerušení zpětné vazby. V každé signálové cestě mezi jedním vývodem Rx a jedním vývodem ··· ·· ·· ·♦· • · ··♦

Tx leží logický obvod 18., 20 OR (provádějící funkci OR) se dvěma vývody. Na první vývod logického obvodu 18, 20 OR je vždy připojen jeden vývod Rx obvodu 10, 12 propojovacího rozhraní. Na druhý vstup logického obvodu 18., 20 OR je vždy připojen výstupní signál druhého logického obvodu OR, invertovaný prostřednictvím invertoru 22, 24. RC článek s diodou slouží vždy pro malé prodloužení signálových impulzů, přiváděných na odpovídající vstup logického obvodu 18 a 20 OR. Prostřednictvím tohoto jednoduchého zpětnovazebního potlačení je dosaženo toho, že signál propuštěný jedním logickým obvodem 18, 20 OR není propuštěn druhým tímto obvodem.

U příkladu provedení, znázorněného na obr. 2, se mezi prvním sběrnicovým systémem a druhým sběrnicovým systémem nachází dvojpolový odpojovač Ul, U2, který v klidovém stavu zajišťuje spojení mezi dvěma sběrnicovými systémy a v aktivovaném stavu tyto sběrnicové systémy vzájemně galvanicky odděluje. První sběrnicový systém zahrnuje detektor 30 stejnosměrného napětí, jehož vstupní signál je odvozen z děliče napětí ze dvou do série zapojených odporů Rl a R2, který je zařazen mezi dvě vedení prvního sběrnicového systému. Detektor 30 stejnosměrného napětí má integrátor, který pří dosažení určité úrovně potenciálu, to jest když na vstup detektoru 30 stejnosměrného napětí je během určité doby přiložen signál stejnosměrného napětí, vydává řídící signál do obvodu 36 OR, který potom řídí budící obvod 34., aby aktivoval odpojovače Ul a U2 a tak aby vzájemně galvanicky oddělil sběrnicové systémy.

Paralelně k děliči napětí je zařazen detektor .32 ³⁰ výpadku signálu, která zahrnuje opětovně spustitelný • · · · · ··* • · · · · · ♦ · · · • · · ··· monostabilni klopný obvod. Na vstupu tohoto detektoru 32 výpadku signálu je přiveden impulzní signál, který při neporušené sběrnici trvale udržuje klopný obvod detektoru výpadku signálu v metastabilnim stavu. Při nedojití impulzu (rušená či přerušená sběrnice) překlopí klopný obvod po proběhnutí jeho nastaveného času do opačného stavu obvodu a zůstane v tomto stavu. Odpovídající výstupní signál detektoru 32 výpadku signálu je přiveden na invertovaný vstup obvodu 36 OR, takže také v tomto případě budou oba sběrnicové systémy galvanicky odděleny. Protože v případě zkratu nepřichází na vstup detektoru výpadku signálu žádný impulzní signál, může být takto zjištěn zkrat v prvním sběrnicovém systému a mohou být dva sběrnicové systémy vzájemně odděleny tak, aby se zabránilo nepříznivému ovlivnění druhého sběrnicového systému.

Výhoda druhého provedení vynálezu spočívá v tom, že je vyloučeno časové zpoždění průběhu signálu mezi dvěma sběrnícovými systémy, ke kterému dochází v provedení podle obr. 1 a které je způsobeno nastavenou dobou moncstabilních klopných obvodu 14., 16.

Tak je znázorněn obvod na obr. 2, je nyní pouze sběrnice Bus 2 chráněna proti případnému rušení vzniklému ve sběrnici Bus 1. Aby bylo dosaženo toho, že každá sběrnice je chráněna vždy proti rušení vzniklému v druhé sběrnici, je ²⁵ třeba upravit na obr. 2 znázorněné obvodové jednotky také na straně sběrnice Bus 2 a sice v zrcadlovém uspořádání vzhledem k budícímu obvodu 34. Přitom mohou obě obvodové jednotky působit na jeden budící obvod 34 nebo pro každou jednotku může být upraven jeden budící obvod obsahující odpojovače.

Zastupuje :

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Oddělovací jednotka pro dva vzájemně spojené sběrnicové systémy, která zahrnuje:

spojovací obvod;

první obvod (10) propojovacího rozhraní s dvousmerným sběrnicovým přívodem pro jeden sběrnicový systém a dvousmerným datovým přívodem (Tx, Rx) pro spojovací obvod;

druhý obvod (12) propojovacího rozhraní s dvousmerným sběrnicovým přívodem pro druhý sběrnicový systém a dvousmerným datovým přívodem (Tx, Rx) pro spojovací obvod;

vyznačující se tím, že spojovací obvod obsahuje filtr (14, 16), který potlačuje anomální dominantní signály a propouští normální signály mezi sběrnicovými systémy.

]_5 2. Oddělovací jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že obvody (10, 12) propojovacího rozhraní mění sběrnicové signály na logické úrovně a logické úrovně na sběrnicové signály.

3. Oddělovací jednotka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že anomalní dominantní signál sběrnicového systému naznačuje defekt tohoto systému a vyskytuje se během časového intervalu, který je nekompatibilní s protokolem sběrnicového systému.
2^ 4. Oddělovací jednotka podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že filtr (14, 16) obsahuje monostabilní klopný obvod.
5. Oddělovací jednotka podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že spojovací obvod obsahuje logický obvod (18, 20), který alespoň během doby průběhu

30 signálu z vysílajícího sběrnicového systému na druhý ♦ · * * · · ♦ · « ·· ··· na • · · · * ··· • · ··· · * · • · · · * · ··· *· ·· ··· sběrnicový systém potlačuje zpětnou vazbu tohoto signálu vysílající sběrnicový systém.
6. Oddělovací jednotka podle nároku 5, vyznačující se že logický obvod (18, 20) zahrnuje obvod OR s prvním 5 signálovým vstupem, na který je přiveden signál z datového vývodu (Rx) jednoho obvodu (10) propojovacího rozhraní, a s druhým signálovým vstupem, na který je přiveden invertovaný signál z datového vývodu (Tx) druhého obvodu (12) propojovacího rozhraní.
7. Oddělovací jednotka podle nároku 6, vyznačující se tím, že invertovaný signál je na druhý signálový vstup logického obvodu (18, 20) OR přiváděn prodloužený prostřednictvím RC článku.

1 5
8. Oddělovací jednotka podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že spojovací obvod je začleněn mezi obvody (10, 12) propojovacího rozhraní symetricky.

tím,
9. Oddělovací jednotka podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je použita v motorovém vozidlu, u kterého je ohrožena integrita jednoho' sběrnicového systému a druhému sběrnicovému systému je přiřazena funkce s vyšší prioritou.
10. Oddělovací jednotka podle nároku 9, vyznačující se tím, 25 že jejím prostřednictvím je spojena vnitřní sběrnice typu CAN s periferní sběrnicí typu CAN.
11. Oddělovací jednotka pro dva vzájemně spojené dvouvodičové sběrnicové systémy, vyznačující se tím, že zahrnuje:

odpojovač (Ul, U2), který v aktivovaném stavu vzájemně

A

AA • · A • · · A • A A

AAA ·«

A · AAA

A A ·

A A A

AA AAA « A

A A A

A A

A A galvanicky odděluje sběrnicové systémy;

detektor (30) stejnosměrného napětí, který při výskytu stejnosměrného napětí mezi dvěma vodiči sběrnicového systému vydává řídící signál;

5 detektor (32) výpadku signálu, který při nedojití impulzního signálu na jeden ze sběrnicových systémů vydává řídící signál; a budící obvod (34), který v odezvě na řídící signály aktivuje odpojovač (Ul, U2) .

10
12. Oddělovací jednotka podle nároku 11, vyznačující se tím, že detektor (30) stejnosměrného napětí zahrnuje integrátor, jehož vstupní signál je odebírán z děliče napětí, tvořeného odpory (Rl, R2), který je zařazen mezi vodiče jednoho sběrnicového systému.
13. Oddělovací jednotka podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že detektor (32) výpadku signálu zahrnuje opětovně spustitelný, monostabilní klopný obvod, jehož vstupní signál je odebírán mezi dvěma vodiči jednoho

20 sběrnicového systému.
14. Oddělovací jednotka podle jednoho z nároků 11 až 13, vyznačující se tím, že budící obvod (34) má dva obvodem (36) OR sloučené vstupy, na které jsou přivedeny řídící signály.