KR970011741B1 - 네트워크 인터페이스 - Google Patents

Abstract

내용없음

Description

네트워크 인터페이스

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원 명세서를 보다 상세히 기술하겠다.

제1도는 네트워크 인터페이스를 도시한 도면이다.

제2도는 자동차의 n명의 가입자들을 갖는 버스 시스템을 도시하는 도면이다.

종래기술

본 발명은 본원 특허청구범위 제1항에 속하는 형태의 컴퓨터 네트워크의 네트워크 인터페이스에 관한 것이다.

컴퓨터 네트워크는 특히 자동차 구조에서 더욱더 빈번히 사용되고 있다. 특히, 다수의 부품, 서브시스템 및/또는 시스템을 연결하는, 자동차용의 이른바 제어기 영역 네트워크 인터페이스(controller area network interface)가 알려져 있다. 상기 네트워크의 정보 항목들은 두개의 버스선을 통해 지나간다. 접지 또는 전압 공급원에 대한 단락이나 단선으로 인한 상기 두 신호선중 하나의 고장은 전체 네트워크가 파괴되는 결과를 낳는다. 이러한 결과는 상기 두 버스선 사이에 단락이 생겨도 초래된다.

다중송신 버스(multiplex bus)의 신호선들 전역에서의 고장을 검출 및 제거하기 위해, 동작시 상기 신호라인 상에서의 정보의 부재가 검출될 수 있는 카운터를 제공하는 것이 제안되었다(독일특허출원 제p 38 26 774호).

발명의 이점

본원 특허청구범위의 제1항에서 언급된 특징들을 갖는 본원 발명에 따른 네트워크 인터페이스는 단선 또는 단락으로 인한 한 네트워크의 상기 신호 또는 버스선들중 한 선에서 고장이 일어났을 경우에서 조차 인터페이스 동작이 유지될 수 있다는 장점을 갖는다. 특히, 정지 모드(sleep mode)에 있는 네트워크 인터페이스를 작동시키는 것, 즉 당해 네트워크 인터페이스를 기상 모드(wake-up mode)로 하는 것이 가능하다.

제1입력이 상기 버스선들중 하나에 할당되고 제2입력이 한 기준 전압에 할당되는 최소한 두개의 비교기를 갖는 회로의 한 정형적 실시예가 특히 선호된다. 상기 두 비교기들의 출력은 한 평가 회로(evaluation circuit)에 연결된다. 이러한 네트워크 인터페이스는 매우 간단한 설계로 되어 있다. 천천히 동작하는 따라서 매우 저렴한 부품들이 비교기들로 사용될 수 있다. 이러한 설계 구조를 가진 네트워크 인터페이스는 또한 아주 낮은 폐회로 전류를 특징으로 한다.

한 에지 변화(edge change)가 손상되지 않은 버스선상에서 발생할 때, 상기 평가 회로가 한 기상 신호(wake-up signal)를 보내는 출력을 가진 한 OR 게이트로 설계되는 전형적 실시예가 또한 선호된다. 이 기상 신호는 당해 네트워크 가입자를 정지모드에서 기상 상태로 되게 하는, 즉 작동시키는 효과를 갖고 있다. 이 전형적 실시예는 또한 매우 저렴하게 실현될 수 있다.

본원 특허청구범위의 제5항에 언급되는 특징들을 갖는 본원 발명에 따른 네트워크 인터페이스는 종래 기술과 비교했을 때 당해 네트워크의 신호 또는 버스선 사이의 단락이 있어도 인터페이스 동작이 유지될 수 있다는 이점을 갖고 있다. 그 결과, 당해 네트워크에 있어 고장이 발생하더라도, 매우 높은 동작 신뢰도가 보장된다.

이 인터페이스의 양호한 실시예는, 상기 버스선들 사이에 단락이 일어나는 경우 당해 네트워크 인터페이스를 작동시키는 역할을 하고 상기 버스선들중 한 선과 한 기준 전압이 할당되는 회로가 최소한 두개의 비교기를 가지며, 이들 비교기의 제1입력이 상기 버스선들중 한 선에 할당되고 제2입력이 한 기준 전압에 인가된다는 사실을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 비교기들의 두 입력 사이의 전압 오프셋(voltage offset)이한 분압기에 의해 발생된다. 상기 비교기들의 출력은 한 평가 회로에 연결된다. 이 네트워크 인터페이스는 또한 특히 간단하고 결과적으로 저렴한 설계를 특징으로 한다. 천천히 동작하는 비교기들이 또한 사용될 수 있다. 이 회로설계는 추가로, 매우 낮은 폐회로 전류만이 존재한다는 이점을 갖고 있다.

당해 네트워크 인터페이스의 추가 개발 및 이점은 본원 발명의 특허청구범위의 종속 항에 나타난다.

전형적인 실시예의 설명

제1도에는, 단지 한 네트워크 가입자의 잘리어진 일부, 즉 제어기 영역 네트워크 모듈(CAN module)의 수신부만이 도시된다.

버스선 U-에 할당된 제1단자 RX1에 수신 비교기의 제1입력이 연결된다. 상기 비교기의 제2입력은 제2버스선 U+에 연결되어 있는 단자 RX0에 할당된다.

상기 비교기(1)의 출력선(3)상에서, 상기 모듈에 의해 평가되는 수신신호가 보내진다.

제1도에서 부분적으로 도시된 것과 같은 모듈은 영구히 작동되지는 않는다. 때때로, 상기 모듈은 비활동상태, 소위 정지 모드에 있다. 이 동작상태에서, 상기 모듈의 내부 논리에는 전류가 흐르지 않는다. 단지 비교기(5 및 7)로 구성되는 한 특수 회로만이 작동된다. 이것은 필요시 상기 모듈의 회로를 재작동, 소위 기상생태로 하는 역할을 한다.

기상 모드로부터 정지 모드로의 전환은 한편으로는 당해 네트워크 가입자 또는 인터페이스의 모듈들을 절약하고 또 한편으로는 전체 네트워크의 전류 소모를 상당히 감소시키는 효과를 갖는다.

상기 기술된 전형적인 실시예의 경우에서, 상기 회로의 제1비교기(5)는 자체 반전 입력에 의해 상기 입력 단자 RX0에 연결된다. 상기 비교기의 비반전 입력은 기준 전압에 연결된다.

상기 회로의 제2비교기(7)는 한편으로는, 즉 자체 비반전 입력에 의해 당해 가입자의 상기 입력 단자 RX1에 연결되고, 또 다른 한편으로는 자체 반전 입력에 의해 기준 전압에 연결된다.

상기 두 비교기의 출력들은 한 OR 게이트(9)에 연결되는데, 이 OR 게이트의 출력은 당해 네트워크 인터페이스의 작동을 위한 기상 신호를 보내다(도시않됨).

제1도에 도시된 전형적 실시예의 경우, 상기 기준 전압은 분압기(13)에 의해 발생되는데, 이 분압기는 한편으로는 공급 전압 Vcc에 연결되고 다른 한편으로는 접지에 연결된다. 상기 분압기는 두개의 직렬-연결 저항기 R를 가지며, 이들 저항기의 접합점에 저 저항 전압 결합에 사용되는 버퍼 연산 증폭기(15)가 연결된다. 상기 연산 증폭기(15)의 출력(17)은 당해 네트워크 인터페이스의 출력단자 Vcc/2에 연결된다. 이 전압 Vcc/2은 상기 비교기들(5 및 7)의 기준전압 역할을 한다.

상기 이 기준 전압은 상기 비교기들(5 및 7)에 바로 공급될 수 있는데, 즉 제1비교기(5)의 비반전 입력및 제2비교기(7)의 반전 입력에 인가될 수 있다.

그러나, 여기에 도시된 전형적 실시예의 경우에, 네개의, 직렬-연결 저항기 R1 내지 R4로 구성되는 제2분압기(19)가 제공된다. 이 분압기는 한편으로는 공급 전압 Vcc에 연결되고 또 한편으로는 접지에 연결된다. 상기 제1비교기(5)의 비반전 입력은 기준 전압(Vcc/2)에 바로 연결되지 않고 저항기 R2를 거쳐 연결된다. 마찬가지로, 상기 제2비교기의 반전 입력은 상기 연산 증폭기(15)의 출력에 바로 연결되지 않는다. 오히려, 한 저항기(R3)가 개재되어 있다. 이들 개재된 저항기들은 상기 비교기들(5 및 7)의 두 입력 사이에 전압 오프셋을 발생시키는 효과를 갖는다. 저항기들 R2 및 R3의 적당한 선택에 의해, 상기 비교기(5)의 비반전 입력의 퍼텐셜은, 예컨대 상기 기준 전압 Vcc 보다 30mV 위고 제2비교기(7)의 반전 입력은 기준 전압 보다 30mV 아래이다.

상기 제1비교기(5)의 비반전 입력과 상기 공급 전압 Vcc 사이에 저항기 R1가 있고, 상기 제2비교기(7)의 반전 입력과 접지 사이에 저항기 R4가 있다.

제1스위치 S1가 입력 비교기(1)의 제1입력과 상기 단자 RX1 사이에 연결되고 제2스위치 S0가 상기 입력 비교기(1)의 제2입력과 상기 단자 RX0 사이에 연결된다. 상기 두개의 스위치는 하나의 사태 레지스터(status register)에 의해 전환되고, 이 상태 레지스터는 선행 공개가 아닌 특허 출원 제p 38 26 774호에 보다 상세히 기술되어 있다. 상기 두 스위치는 전환 접점인데, 이들은 작동상태에서 상기 비교기의 제1입력을 선(17)상의 기준 전압(Vcc/2)에 연결시키고 또는, 상기 스위치(S0)의 동작시, 상기 비교기(1)의 제2입력을 이 기준전압에 연결시킨다.

당해 회로의 기능은 아래에서 보다 상세히 설명된다. 즉, 상기 두개의 비교기(5 및 7)를 구비하는 고장 검출 회로의 도움으로, 상기 입력단자 RX0 및 RX1에서의 레벨이 상기 연산 증폭기(15)의 출력(17)에서의 기준 전압과 비교된다.

상기 신호선들 U-또는 U+ 중 하나가 고장, 즉 단선이 되거나 또는 접지나 공급 전압에 대한 단락이 일어날 경우, 정지모드동안, 에지 변화가 여전히 손상되지 않은 버스선상에서 일어나자마자 기상 신호가 상기 고장 검출 회로의 비교기(5 및 7)에 의해 OR 게이트(9)에 보내진다. 그 결과, 기상 신호가 상기 OR 게이트의 출력(11)에서 발생된다.

상기 버스선들중 하나 상에서의 단락으로 인해, 상기 비교기(5 또는 7)중 하나에서의 에지 변화가 비교기 출력 신호를 초래하고, 그 결과 상기 OR 게이트는 출력선(11)상에서 기상 신호를 발생시키는 것도 또한 생각할 수 있다.

정지모드동안 상기 두 버스선 사이의 단락이 검출되는 경우에 있어서, 전압 오프셋은 제2전압부(19)(원문대로 인용함)에 의해 부여된다. 이러한 단락의 경우, 상기 두 비교기(5 또는 7)중 하나가 평가 회로 또는 상기 OR 게이트(9)에 출력신호를 보내고, 그 결과 기상 신호가 상기 게이트의 출력선(11)상에서 발생한다.

상기 두 버스선 사이의 단락을 검출할 필요가 없는 경우에 있어서, 분압기(19)를 없앨 수 있다. 그때 상기 연산 증폭기(15)의 출력(17)은 상기 비교기(5)의 비반전 입력과 상기 비교기(7)의 반전 입력에 바로 연결될 수 있다.

따라서, 특허출원 제p 38 26 774호에 기술한 회로에 의해, 상기 버스 또는 네트워크 가입자의 동작동안 발생하는 고장의 경우, 즉 상기 버스선 상호간 또는 접지 또는 공급전압에 대한 단락이 검출될 수 있다는 것이 발견되었다. 그러나, 상기 버스 가입자가 이른바 정지모드로 되어 결국 작동이 정지될 경우, 이 회로는 더 이상 이 동작 상태에서 일어나는 고장들을 검출할 수 없다. 결과적으로, 고장이 일어난 후, 정지모드에서의 네트워크 가입자를 작동시켜 기상모드로 할 수 없게 된다.

한편, 제1도에 도시된 회로를 갖는 네트워크 인터페이스는, 당해 네트워크 가입자가 정지모드에 있는 동안, 고장이 상기 버스선 U-및 U+중 하나 상에서 발생할 때마다 언제든지 작동 또는 기상 모드로 될 수 있다.

상기 OR 게이트(9)의 출력(11)에서의 기상 신호(원문대로 인용함)에 인한 상기 네트워크 가입자의 작동후, 특허출원 제 p38 26 774호에 기술된 고장 검출 및 제거가 실행된다.

제2도는 네트워크, 예를 들면 n명의 가입자를 가진 자동차 버스시스템을 도시한다. 상기 버스 결합은 가입자(1)의 경우에서 보다 상세히 도시된다.

가입자(1)는 여기에서는 예컨대 이른바 주 노드(master node)로서 설계되어 있다. 즉 에미터 팔로워(emitter follower) T10 및 T20을 갖는 종단 네트워크(termination network)를 갖는다.

하나의 트랜지스터로서 설계된 제1전자 스위치 T10가 상기 버스선 U+에 할당된다. 상기 스위치는 자체 콜렉터에 의해 예컨대 5V의 전압원에 연결된다. 상기 스위치, 트랜지스터의 에미터는 저항기 R10를 거쳐 노드점 K01에, 그리고 결국 버스선 U+에 연결된다. 상기 트랜지스터 T10의 베이스는 두개의 저항기 R11 및 R12의 접합점에 연결되며, 이들 저항기는 공급 전압원과 접지 사이에 하나의 분압기를 형성한다.

본원에 도시된 전형적 실시예의 경우, 상기 저항기 R10는 2kΩ의 저항치를 가지며, 저항기 R11은 33kΩ의 저항치를, 저항기 R12는 150kΩ의 저항치를 갖는다.

종단 네트워크의 제2전자 스위치는 마찬가지로 트랜지스터 T20로 설계되며, 그의 콜렉터는 접지에 연결되고, 에미터는 저항기 R20를 거쳐 노드 K11 및 버스선 U-에 연결된다. 상기 트랜지스터 T20의 베이스는 두 저항기 R21 및 R22의 접합점에 연결되며, 이들 저항기는 분압기를 형성한다. 이 분압기는 한편으로는 5V의 공급 전압에 연결되고 또 다른 한편으로는 마이크로프로세서의 연결단자에 연결된다.

상기 트랜지스터 T10는 npn 트랜지스터로 설계되고, 트랜지스터 T20는 pnp 트랜지스터로 설계된다.

위에서 기술된 종단 네트워크는 당해 버스 시스템 내에서 단지 한번만 주어진다. 다시 말해, 버스 가입자들 또는 네트워크 인터페이스들 2개 내지 n개는 어떠한 종단 네트워크도 갖지 않는다. 달리, 상기 가입자들 또는 인터페이스들은 가입자 1에 일치하며, 이는 이하에서 보다 상세히 설명된다.

각 가입자는 송신부 S와 수신부 E를 갖는다.

보다 명료하게 하기 위해서, 네트워크 인터페이스중 CAN-IC 상의 단자 한 가입자. 자체 외부 배선, 및 두개의 신호 또는 버스선만이 도시된다. 상기 가압자는 버스선 U-이 할당된 제1구도단 T1을 갖는다. 간단하게 하기 위해, 본원에서는 상기 구동단의 한 전자 스위치만이 도시되는데, 이 전자 스위치는 한편으로는 +5V의 공급 전압에, 또 다른 한편으로는 CAN-IC의 출력 단자 TX1에 연결된다. 이 단자는 다이오드 D1 및 저항기 R3를 거쳐 노드 K11에 연결되며, 이 노드(K11)는 그 자체로서 버스선 U-과 연결되어 있다. 상기 다이오드 D1는 그의 애노드가 단자 TX1에 있도록 극성이 정해진다.

상기 구동단 T1이 저 저항이 되면, 단자 TX1는 결국 +5V의 공급전압에 있게 된다.

단자 TX0에서, 상기 제2구동단 T0이 연결되며, 간단하게 하기 위해서 그중 전자 스위치만이 도시된다. 후자는 한편으로 접지에 연결되고 또 다른 한편으로 출력 단자 TX0에 연결되는데, 이 출력 단자에 다이오드 D2의 캐소드가 연결되고, 이 다이오드의 애노드는 저항기 R4를 거쳐 노드 K01에 연결되고, 노드는 그 자체로서(원문대로 인용함) 버스선 U+과 전도성으로 연결된다.

구동단 T0이 저 저항이 될 경우, 단자 TX0는 그에 따라 접지에 연결된다. 상기 구동단 T1 및 T0은 서로 역으로 연결된다. 이들은 제어선 SL에 의해 구동되는데, 상기 구동단 T1은 상기 제어선에 바로 연결되고 상기 구동단 T0은 인버터(21)를 거쳐 상기 제어선에 연결된다.

상기 CAN 모듈의 수신부의 외부 배선은 제2도에서 볼 수 있다. 상기 모듈의 내부 배선의 경우에는, 표현을 간단히 하기 위해, 제1도에서 보다 상세히 도시된, 비교기(5 및 7) 및 그 배선이 생략되었다.

그러나, 단자 RX1 및 RX0에 연결되어 있는 비교기(1)가 인식되며, 이는 입력 비교기로서 사용되고 자체 출력선(3)상에서 상기 버스선 U- 및 U+사의 정보에 상응하는 수신 신호를 보낸다.

이 도면에서, 두개의 스위치 S1 및 S0가 CAN 모듈 상에 배치되어 있지 않다. 그러나, 그 기능은 제1도에 도시된 기능과 동일하다.

상기 수신부의 단자 RX0는 스위치 S0의 전환 접점을 거쳐 노드 K02에 이르고, 그곳으로부터 저항기 R10'를 거쳐 노드 K01, 및 버스선 U+에 연결된다. 상기 입력 단자 RX1는 스위치 S1의 전환 접점을 거쳐 노드 K12에 연결되고 저항기 R9를 거쳐 노드 K11, 및 버스선 U-에 연결된다.

상기 노드점 K12 및 K02은 적합한 저항기를 거쳐 기준 전압 Vcc/2, 즉 연산 증폭기(15)의 출력선(17)에 연결된다. 이 경우, 저항기 R7가 노드 K12 및 기준 전압 사이에 제공되고, 저항기 R8가 노드 K02 및 기준 전압 사이에 제공된다. 제1도에서와 같이, 상기 기준 전압은 상기 스위치 S0 및 S1의 전환 접점에 인가된다. 이들 스위치는 또한 상태 레지스터(도면에는 도시되지 않음)에 할당되는데, 이 상태 레지스터는 상기 스위치 접점의 전환을 처리한다.

따라서, 제2도에 도시된 비교기(1)와 병렬로 추가 비교기들(5 및 7)이 존재하는데, 이들 비교기의 출력들은, 제1도에 도시된 바와 같이, 평가 회로(9)에 연결된다. 상기 분압기(19)도 또한 제2도에서 CAN 모듈 상에 제공된다. 앞서 언급된 바와 같이, 상기 분압기는 명료성을 위해 생략되었다.

가입자 1 내지 n 각각은 버스선들 U- 및 U+에 연결되고, 예컨대 버스선 U- 상에는 예컨대 1.5V의 출력 퍼텐셜이 존재하고 버스선 U+상에는 3.5V의 퍼텐셜이 존재한다.

제1도에 도시된 회로의 기능 설명으로부터, 제2도에 도시된 버스 시스템의 가입자들 1 내지 n이 또한 상기 버스선상에서 고장이 발생하는 경우, 이 고장이 비작동상태, 즉 정지모드동안 발생하면, 작동될 수 있음이 명백하다.

상기 가입자(1)의 종단 네트워크로 인하여, 상기 버스선 U-은 상기 두 버스선 U- 및 U+ 사이에 단락이 일어나는 경우 차단될 수 있다. 즉, 상기 트랜지스터 T20는 상기 마이크로프로세서의 제어신호를 거쳐 도전상태로 되고, 그 결과 상기 버스선 U-은 저항기 R20을 통해 접지에 연결된다.

이것은, 이 경우에 상기 수신 비교기(1)의 도움으로 상기 버스선들 상의 정보를 평가하는 것을 가능하게 해준다.

Claims (5)

1. 특히 자동차용의, 최소한 두개의 버스선과, 이 두개의 버스선을 거쳐 전송된 데이터의 차등 수신을 위한 최소한 하나의 수신 비교기를 가진 컴퓨터 네트워크의 네트워크 인터페이스에 있어서, 상기 버스선 U-, U+ 및 기준전압 Vcc/2이 할당되고, 당해 네트워크 인터페이스의 정지상태에서, 한 에지 변화의 발생동안 상기 버스선 U-, U+을 각각 개별적으로 모니터하는 회로(5,7,9,19)가 제공되고, 한 에지 변화가 상기 버스선들 U-, U+ 중 최소한 한 선상에서 검출될 때마다 상기 회로(5,7,9,19)가 당해 네트워크 인터페이스를 작동시키기 위해 기상(wake-up) 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 네트워크의 네트워크 인터페이스.
2. 제1항에 있어서, 상기 회로가 최소한 두개의 비교기(5,7)를 가지며, 이 비교기들의 제1입력에 상기 버스선들 U-, U+ 중 한 선이 할당되고, 제2입력에 한 기준 전압 Vcc/2이 할당되며, 이 비교기들의 출력이 한 평가 회로(9)에 연결되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 네트워크의 네트워크 인터페이스.
3. 제2항에 있어서, 상기 평가 회로가 OR 게이트(9)로 설계되며, 이 게이트의 출력(11)이 손상되지 않은 버스선상에서의 에지변화 발생시 기상신호를 보내는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 네트워크의 네트워크 인터페이스.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 한 연산 증폭기(15)가 저 저항 기준전압 결합을 위해 제공되며, 상기 기준전압(Vcc/2)이 분압기(19)를 거쳐 상기 비교기(5,7)의 제2입력들에 인가되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 네트워크의 네트워크 인터페이스.
5. 제4항에 있어서, 전압 오프셋이 상기 분압기(19)에 의해 상기 비교기들(5,7)의 상기 제2입력들 사이에 인가되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 네트워크의 네트워크 인터페이스.