200807906 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之一具體實施例係關於一種基於共同串列通信介 面（SCI)之單導線串列通信協定。本發明可應用於但不限 於一種用以改良一線性互連網路（LIN)中之電磁磁化率的 機制及方法。 【先前技術】 線性互連網路連結（LIN)係用於一基於共同串列通信介 面（SCI)之（UART)位元組字介面之單導線串列通信協定的 一工業標準。UART介面現在可供當作一低成本矽模組， 而且提供當作大多數微控制器的-特點。UART介面可採 用許多形式’例如其可在軟體中實施，或者當作特定應用 積體電路（ASIC)的一狀態機介面。 讀之目標在於當作一易於使用、開放之通信標準，1 係設計成用以提供較可靠的載具診斷。在-線性互連網路 中對通t媒體之接取係由_主要節點加以控制，~以 該等從屬節點中不要求任何仲裁或者碰撞管理之軟 因而提供對於信號傳輸之最壞情況潛料間的^ 吕豆 ° 除了該主要節點之命名卜 一線性互連網路中的一節點 不利用有關系統組態之任仿次^ 即…、占 連網路，而不要求其他從 、^生互 互連網路之大小通常係十_ — 線性 丁一郎點以下，然而大體 性互連網路不限於~ -味 而。4線 个爪^、卞一即點。此俜 凡田起使用僅「料」識 121193.doc 200807906 別符與20千位元/秒的—相對較低傳輸速度所致。時脈同 步、UART通信之簡單性及單導線媒體常被描述為⑽之成 本效益的主要因子。 簡化之LIN節點1〇〇。圖1顯示該 稱為txd 1 05的一數位輸入驅動 動為110。當該數位輸入txd 1〇5 現在參閱圖1而說明一 LIN實體層之基本方塊圖 該傳輸（Tx) LIN匯流排驅 於高邏輯位準時，該單—@〆丄合 /早通化線111^通信匯流排115上之 LIN輸出係於一高位準，亦gp 恭曰^^ ^ 亦即，載具電池的供應電壓，其 稱為 Vbat。 在忒早一通信LIN匯流排上擺動之信號電壓從vbat擺動 至一近似iv的低位準。言亥。UN匯流排驅動器、11〇係以
Vbat加以供應。一線性互連網路中之每一接收器元件包括 一比較态120，其偵測該單一通信UN匯流排上之電壓信號 何4與Vbat之50%的一數值交叉。該比較器輸出之電壓位 準因而由輸入該比較器120的參考信號125加以控制。當該 單一通信LIN匯流排上之電壓為高（亦即，在¥13“之5〇%的 一位準以上）時，該接收器邏輯（rxd)輸出13〇係於一高 (Vbat)邏輯位準。 現在參閱圖2，說明一線性互連網路2〇〇。該線性互連網 路200包括一主要節點（控制單元）2〇5及一或多個從屬節點 220 230。所有節點包含一傳輸任務與一接收任務間所分 割的一從屬通信任務215、225、235。該主要節點2〇5亦包 含一傳輸任務2 10及一接收從屬任務2丨5。一主動線性互連 網路中之通信係於該LIN匯流排240上執行，而且總是由一 I21193.doc -6 - 200807906 主要任務2 1 〇加以啟動。 現在參閱圖3，說明一節點之簡化電路。圖3說明該以匯 流排驅動器110之輸出級。該輸出級透過一二極體31〇連接 至Vbat 3 05。一電阻性負載3 15用以當作該輸出級（亦即， 該單一UN通信匯流排115)的一上拉功能。一從屬裝置之 電阻Is生負載315的一典型數值為3〇 Kohm。因此，該3 0 Kohm上拉電阻器（與二極體31〇串聯且位於該⑴裡面且識 別為強制於該LIN規袼中）存在於每一内部LIN節點中。然 而，為了辨別該主要節點與一從屬節點，將一 i K〇hm電阻 器/、另一極體（未顯示）串聯而放置，其中該1 Kohm電阻 裔及二極體兩者位於該積體電路外面。 孩電B日體320透過該串列通信介面（SCI) 3 1〇之控制當作 一開關而運作，因此能夠將單一通信LIN匯流排11 5下拉至 一低位準。 該UN規袼於一通信期間請求一超低信號擾動。為此原 重要的疋’最佳化該LIN通信匯流排上之高與低電塵 位準間的變遷。尤其，為了避免在該LIN信號線上建立干 擾，南與低電壓位準間之變遷必須平滑。 忒UN標準規定該電壓位準在高與低電壓位準間行進的 一最大變遷時間。因為該LIN匯流排係一單導線通信匯流 排所以遠單導線充當一天線，其產生射頻（RF)干擾信 ° 一這方面而吕’為了限制該RF干擾，已知之先前技術 已集中在用如圖4中所說明之一恆定對時間（Δν/ΔΤ) 關係的一電壓變遷。 I21193.doc 200807906 現在參閱圖4，該但定Vbat對時間關係400說明兩典型古 ，位準起動位置，例如：18v 41〇及12V 455。特別： :唬可從一 18¥之電池電壓開始，該18V之電池 電麼係透過在該載具引擎切換（且為對該i 2 v電池的—結果 C)之時W f壓大波’或者使用在一使用一】Μ電池之 重型載貨載具中的UN系統。 币如所說明’該等對應斜率4G5、45G使該電壓變遷至—低 電麼位準415。—最大變遷時間Tmax 47G係由-初始電墨降 所規定，該初始電壓降係從一第一臨界電塵(藉此提供一 電塵變遷出現的-足夠指示）至—第二臨界電壓465 ’該第 二臨界電麼指示-低操作電廢位準。顯然，如所說明，告 。亥:屋變遷從18V的一高電愿位準開始時，並無足夠時間 ί、忒電壓蜒遷至該低臨界電壓465以下。如所示，僅唁1 8 v 3電麼不能於該最大規定時間47〇内降至42〇，其明顯益 法付合該LIN標準之規格。 ’、 於高與低電壓位準間變遷的一替代方法已集中在利用如 圖5中所說明之一固定時間關係5〇〇的,變遷。 現在參閱圖5’該固定(怪定)時間關係 日 :壓位準起動位置，例如1〜二40: 白意，該固定時間方法利用不倚賴該起動高電塵位準 ^變遷機制。再次，該LIN信號可從—w之電池電壓 、=’該聊之電池電㈣透過在該引擎切換（且為對該電 、结果效應）時的—電壓突波，或者使用—使用一⑽ 电，之重型載貨載具中的LIN系統。或者，對於不良電池 】川93.如 200807906 條件（例如由於变 如所說明，、…广該高電壓位準可僅大致約7V。 至-低電壓位準：攀V:35及545使該電壓變遷 從其三分之一 再久，規疋取大變遷時間丁max 570係 的一沒奶杜一 Μ ?刀始電壓降(藉此提供-電壓變遷出現 ,°日不）至一臨界值以下的一位準，該臨界值以下 的一位進扣- 1 ^ 1 低細作電麼位準。顯然，如所說明，隨著 ::笔壓位準降低而出現一問題，其係由於橫跨細電 挑^二極體（圖3中31G)之—G.7V降的—效應，及該等關 $电日曰體（320)中之任何飽和效應。 β、為了更詳細解釋此效Km驅動器節點於該供應電 [(圖3中305)與該電晶體驅動器（圖3之32㈨間具有至少一 極月且（例如一極體3 i 〇)，而且時常於該電晶體驅動器與接 八有苐一 一極體（未顯示）。實際上，此等二極體加 上该開關之降電壓強迫該LIN振幅小於Vbat。換言之，由 於杈跨該（等）二極體之電壓降，該LIN振幅與vbM不成比 例（因為VLINpp = Vbat · Vdr〇p，其中由於該等二極體及 飽和電壓，Vdrop幾乎為一恆定電壓）。 儘管如此，當Vbat低時，Vdr〇I^f不成比例具有較多影 響。然而·，該Tx至RX臨界值與Vbat成比例。因此，由於此 不成比例，當Vbat降低時，傳給該lin信號之臨界值將改 •艾。例如，當Vbat=6V時，vbat的一 40%對60。/。之比將變成 5亥LIN#號的一20%對80%之比。當vbat為低時，此效應增 加該Ttran。因此，當與該二極體電壓降及橫跨該開關之 Vdrop相較下Vbat之變動可忽略時，該固定（恆定）時間方法 121193.doc 200807906 偟異正代表 因此，利用該固定時間方法變遷該電壓或… (△VMT)方法之已知技術均因不同理 μ 疋斜率 J王田而有問θ 存在對於一改良式線性互連網路、籍 因此， 的一需要。 ，、刼作方法 【發明内容】 根據本發明之各方面，其中提供如附加之 中所定義的一線性互連網路、一籍_ J之申請專利範圍 積體電路及苴i品从 法。 /、彳木作之方 【實施方式】 在本發明之一具體實施例中，一線性 (LIN)網路包括一傳輸驅動器，其在—如—、連、罔路連結 通信。-斜率控制模組可操作耗合至應=匯流排上 置成用以識別其一電壓變遷’且回應之，經由：傳 器之控制而選擇性應用下列之一··包括μ傳輸驅動 變遷的一第一電麗變遷模式，或者包括—固=V/DT斜率 一第二電壓變遷模式。 疋知間變遷的 練性互連網路提供一改良式機制以符合該 …亥線性互連網路可於—電壓位 賺放射。該線性互連網路可 ^間降低 低之#庙+ r· 卞A糸、、死依售在較高及較 低之众應電壓（例如5V至18V間之電池電 / 格内。 电也兔&)兩者的系統規 在一具體實施例中，該斜率栌 座芬甘^ /計手&制杈組熾別一供應電壓位 /、文遷’而且其係配置成從一變遷模式自動切換至 121193.doc -10- 200807906 受遷模式，以回應該識別之電壓位準 在一具體實施例中，該斜率控制模 電麼變遷模式，1包括心w ㈣應用弟〜 ”匕括遲恥一 g品界電壓以上的一 指不之恆定DV/DT钭牽掷、黑— 又遷 斜羊芰遷。在一具體實施例中，該斜连 空制松組選擇性應用一第二電塵變遷模式 電厂堅以下的-電池電塵之固定時間變遷怪定斜率。在= 體貫施例中，該臨界電麼可為大致約12伏特±2〇%。、 在本發明之一第_古；m ^ 弟—方面，用於一線性互連網路的一積俨 電路包括一傳輸驅動器，其在-單-通信匯流排上通Γ: :斜率控制模组可操㈣合至該傳輸驅動器及—供應恭 壓而且配置成用以識別該供應電屋的一電壓變遷。 之、亥邏輯選擇性應用下列之一：一恆定斜率 t式或一固定時間變遷模式，以便藉由該傳輸驅動器及/ ‘接收比較之控制而將一高電壓位準變遷至一低電壓位 具體實施例中，該線性互連網路可提供改良式電磁 相合1± (EMCM能，而且簡化該積體電路上之整合。 在一具體實施例中，一種在一單一通信匯流排^通信之 方法^括識別來自一供應電壓位準的-電壓變遷；且回應 ^猎由下列之-在該單-通信匯流排上選擇性應用 壓變遷：包括一怪定DV/DT斜率變遷的-第一電壓變遷模 、或者匕括固定時間變遷的一第二電壓變遷模式。 /、後應將"LIN匯流排”解譯成表示任何單線 流排。 仏匯 121193.doc 200807906 本發明之具體實施例係對於該UN匯流排上的一高電壓 (Tx)至低電壓（Rx)變遷加以說明。然而，想像本文所述之 發明概念等於可應用於該LIN匯流排上的一低電塵（Rx)至 高電壓（Tx)變遷，而且該二變遷應儘可能地對稱。
現在參閱圖6，說明該LIN實體層的一簡化UN節點 600。稱為txd 60S的一數位輸入驅動該傳輸（Tx)LIN匯流排 驅動器610。當該數位輸入txd 605於高邏輯位準時，該單 一通信LIN匯流排615上之UN輸出係於一高位準，亦即， 載具電池的供應電壓稱為vbat 64〇。 根據本發明之具體實施例，在該單一通信UN匯流排上 擺動之信號電壓係於載具電池電壓（Vbat)64〇與近似約i V 的-低電壓位準間擺動。就這方面而言，一斜率控制模組 650係配置成用以識別該電池㈣位準，以便識別一⑽電 愿變遷。根據本發明之具體實施例，心應之，則斜率控 制模組650實施-‘③定Δν/_率變遷模式或固定時間變 遷模式’以便藉由該傳輸㈤LIN匯流排驅動器01〇及/或 接收（Rx)UN匯流排驅動器62G之適當控制使該高電壓位準 變遷至一低電壓位準。 圖7中進一步說明該電壓位準變遷選項。首先 厌疋I亥 UN信號電M位準係例如⑽715的—超高電壓（例如超過 間。回應此決^，來自圖6之斜率控制模組㈣利用—固 定時間變遷模式730降低斜率中之電塵位準。以此方式， 、』Tmax 750内將该電壓位準降低至該低 壓位準735。 121193.doc -12- 200807906 反之，若決定該LIN信號電壓位準係於例如7V 725的一 相對較低之高電壓位準（例如lov以下）。回應此決定，來 自圖6之邏輯650利用一恆定DV/DT斜率變遷模式76〇降低 該電屢位準。以此方式’於該最大時間週期75〇内將 該電壓位準降低至該低電壓位準735。 此外，若决疋该LIN通信匯流排上之電壓位準係於一典 型的中範圍電壓位準(例如12V 720左右)，m來自圖6之邏 輯650可利用一恆定DV/DT斜率變遷模式76〇或一固定時間 變遷模式73叫低該電壓料。任—方式於該最大時間週 期Tmax 750内將該電壓位準降低至該低電壓位準？％。 圖7進一步示意說明，於12V的一 Vbat最佳化該參數 TUL當存在一最少量之無線電放射時，Tt為 最佳。 在以上具體實施例中，該電M位準偵測器64〇與邏輯65〇 -起娜亥單一通信LIN匯流排上之電屡位準係在一臨界 值以上或者以下。在—具體實施例中，該臨界值可為⑵犬 特左右（例如於12伏特士20〇/〇的一範圍中）。 現在參閱圖8’說明-可在本發明之具體實施例中利用 之斜率控制模組650的-實例。該斜率控制模組㈣包括一 積分器805,其係配置成用以接收該丁χ信號815。該積分器 8〇5包括一電晶體83〇，在一且，每 〃體爲知例中，其係具有連接 至一電流源8 1 0之一源極埠及遠技 日日日日。 千汉埂接至一開關82〇之一基極埠 的一場效電晶體（FET)，該開關私认 ^ ’发间關係於一 Τχ信號8 1 5之控制 下0 121193.doc 200807906 該電晶體之輸出845係施加於一整流器85〇，而且隨後之 =整流信號係施加於導出邏輯855。該整流器85〇具有一電 壓輸入及一電流輸出（其中該電流係根據一操作模式而與 (或不成）比例之電壓的一導出）。該積分器肋5及整 流裔提供與⑽的一振幅成比例之電麼。該導出邏輯855 中所說明之曲線闡明該電流亦與Vbat成比例(在一固定(恆 疋）時間模式中），而且當其不再與Vbat成比例時變成但定 (亦即，在一恆定斜率模式中）。 該導出邏輯855之輪出84(1在, 叛出840係在该Τχ信號815之控制下經 由兩電流源路徑825、835之一品#丄 ,, 一而轭加於一開關820。以此 方式，該積分器8〇5能夠重掣 Ί直I剐述曲線，以便從恆定時間 切換至恆定斜率。 在本發明之上下文中， ^ SI ^ ^ yv 疋斜率，，之表達實質上包含任 夂遷），其中對於任何Vbat值，該
Vim·交遷電壓之斜率不 而B ^ 此一關係可包含不連續性， 且不應將其解釋成限制在 斜盘” a a 深性關係。換言之，”恆定 斜率包含於一完整變遷時間 包含v 4對時間的一斜率，以及 匕3對Vbat恆定但於該變 率。 ^間改變的一平均或最大斜 在本發明之一具體竇 式間< 、胃 Φ '，相較於數位邏輯，不同模 飞間之，父遷可使用類比電路 j供 此方式，大體而言，該類比電二中：說明)加以執行。以 時間模式，當Vbat到達12ν以了基於使用一恆定（固定） 式具有至-值定操作斜率二下時’該恆定（固定）時間模 年杈式的一平滑變遷。 121193.doc 200807906 就這方面而言，如關於圖8所示，該LIN信號之斜率 由/私合DO中之電流之整合而產生（亦即，該斜率v /1 = I / C) 口此，以此方式，促成該斜率與”Γ成比例。若"丨，，與 SUP例則该乙⑶信號之斜率可產生成隨Vbat而增 加。因此，而且有利的是，因為該LIN信號之斜率與Vbat 成比例戶斤以该類比電路於一固定（怪定）時間模式中操 作者°亥:員比電路可為具有低增益的-受控迴路，而且配置 成當該電流達到該臨界值Ic_時強迫該un信號之電流恆 定。因為該迴路係配置成具有一低增益，所以該電流能夠 杬六I成比例平滑變遷至一固定/恆定時間模式。 因此本發明之具體實施例致能電磁放射干擾（EMI)的 一減少，及藉由提供能夠選擇一恆定Δν/ΔΤ斜率變遷模式 或口定吟間婕遷模式的一機制而將一高與低電壓位準 之電壓變遷維持在該LIN標準内。 應眘解如以上所述之該改良式線性互連網路及其操作 之方法的目標在於提供至少一或多種下列優勢： ⑴該電壓變遷時間係配置成用以符合該LIN標準， 而不ffe：遷之前在一特定位準之電池電壓。 (Η)所需電塵變遷時間係使用一確保低EMC放射之機 制促成其符合。 (111)可將前述機制應用於任何供應電壓範圍。 (iv)改良之EMC效能簡化在一積體電路（Ic)位準之整 合。 尤其，想像前述本發明概念可由一半導體製造商應用於 121I93.doc -J5- 200807906 任何早一通信 入电給進步想像例如一半導磬 在一單獨f / 卞♦肢製造商可 平殉裝置（例如一 UN ·動 (ASIC)及勁σσ次特疋應用積體電路 (SIC)及/或任何其他子系統元件）的— 概念。 中矛丨用該發明 應了解，可使用不同功能 配，而未… 何適當的功能性分 6而未知及本文所述之發 、心七明概念。因此，應將炎 二能=看作參考適於提供所述功能性之構件：而不是 才曰不嚴釔的邏輯或實體結構或組織。 本發明之方面可實施成任 祕土 J週田形式，包括硬體、款 月豆、轫體或其任何組合。本 杜叮田,y X 73之具體貝鈿例的元件及組 件可用任何適當方式進行實 疋仃I體、功能及邏輯性實施。 上’功能性可實施在單一單开式 、 早凡或1C中、複數個單元或IC中 或作為其他功能單元之部分。 尤其，想像前述發明概念可由一 糾—σσ 千¥體製造商應用於能 約在一早一通信匯流排中 r ί木作之任何積體電路。進一步想 像例如一半導體製造商可在一 〜 早獨扁置或特定應用積體電 路（ASIC)及/或任何其他子系 、 糸、、先tl件的一設計中利用該發 明概念。 仏管已結合某些具體實施例來 J木°兒明本發明，其亚不限於 本文所出的特定形式。而θ ^ ' 而疋’本發明的範圍只受文後申 請專利範圍的限制。此外，枠势 ^ 卜^官一特徵可能看似已結合特 定具體實施例加以說明，作孰羽 1-热白此項技術者應明白，所述 具體貫施例之各種特徵可依擔★ 依據本發明加以組合。申請專利 範圍中，術語，，包含”並不排除i 、具他凡件或步驟之存在。 121193.doc •16· 200807906 此汁，儘管個別特 此可有利… 甲請請求項，但是這 可行及/iL心’在^料求射的包括並切*特徵不 =:不利之組合，，於一請求項類…括一 請讀㈣，而_物#適合於其他 此外1徵於中請專利範圍中的次序並不暗示使 #必須採用的任何特定次序，特定言之 /、 別步驟之次序並不暗示必須以此-大序執…“未項中個 反，可以任何合適的次序執行該等步驟。另外’單二: :::除複數個。因此參考…〜個第考, 荨亚未排除複數個。 乐— 作=，：說明一改良式線性互連網路、積體電…摔 【圖式簡單說明】技*配置之-述缺點。 圖1說明—UN節點的—已知簡化電路圖； 圖2說明-已知線性互連網路的一概觀； 路圖3說明—線性互連網路中利用的一已知傳輪驅動器電 圖4說明一 lin系统φ沾 機制；以及 、’中的—已知怪定電壓位準變遷 圖5次明利用-固定時間方法之- LIN系統中的 壓位準變遷機制。 〇已知電 於各附圖，以說明本發明之具 現將按範例方式，並參照 體實施例，其中： 121193.doc 200807906 圖6說明根 一簡化電路匮 據本發明之具體實施例所調適之一 LIN節點的 1 ； 圖7說明根據本發明之具體實施例之利用一可選擇恆定 AV/ΔΤ斜率或固定時間方法的一電壓位準變遷機制；以及 圖8說明本發明之具體實施例中利用的一斜率控制模 組。 【主要元件符號說明】 100 LIN節點 105 數位輸入txd 110 傳輸（Tx)LIN匯流排驅動哭 115 單一通信線LIN通信匯流排 120 比較器 125 參考信號 130 接收器邏輯（rxd)輸出 200 線性互連網路 205 主要節點 210 傳輸任務/主要任務 215 從屬通信任務 220 從屬節點 225 從屬通信任務 230 從屬節點 235 從屬通信任務 240 LIN匯流排 305 供應電壓 121193.doc -18- 200807906 310 二極體/率列通信界面（SCI) 3 15 電阻性負載 320 電晶體 600 線性互連網路/LIN節點 605 數位輸入txd 610 傳輸（Tx)LIN匯流排驅動器 615 單一通信匯流排 620 接收（Rx)LIN匯流排驅動器 640 供應電壓/電壓位準偵測器 650 斜率控制模組/邏輯 805 積分器 810 電流源 815 Tx信號 820 開關 825 電流源路徑 830 電晶體 835 電流源路徑 840 導出邏輯之輸出 845 電晶體之輸出 850 整流器 855 導出邏輯 121193.doc -19-