用于总线系统的发送/接收装置和用于在耦合输入了干扰时减少总线差分电压的振荡的方法制造方法及图纸

提供了一种用于总线系统（1）的发送/接收装置（12；12A）和一种用于在耦合输入了干扰时、特别是在不同总线状态之间转换时减少振荡趋势的方法。发送/接收装置（12；12A）具有发送级（121；121A），用于将发送信号（TxD）发送到所述总线系统（1）的总线（40）的第一总线芯线（41）上，在所述总线系统（1）中至少暂时保证用户站（10、20、30）对所述总线系统（1）的总线（40）的排他、无冲突的访问，并且用于将所述发送信号（TxD）发送到所述总线（40）的第二总线芯线（42）上，以及振荡减少模块（15；15A），用于在所述发送/接收装置（12；12A；）作为所述发送信号（TxD）的发送方时衰减在总线芯线（41、42）的连接端（41A、41B）处产生的总线信号（VDIFF）的振荡，其中所述振荡减少模块（15；15A）具有第一电阻（151），所述第一电阻可连接到所述第一总线芯线（41）和接地连接端（44）之间，并且其中所述振荡减少模块（15；15A）具有第二电阻（155），所述第二电阻可连接到所述第二总线芯线（42）和所述总线系统（1）的电压供应连接端（44）之间。述总线系统（1）的电压供应连接端（44）之间。述总线系统（1）的电压供应连接端（44）之间。

Transmitting / receiving device for bus system and method for reducing oscillation of bus differential voltage when coupling input interference

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于总线系统的发送/接收装置和用于在耦合输入了干扰时减少总线差分电压的振荡的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于总线系统的发送/接收装置和一种用于在耦合输入了干扰时、特别是在不同总线状态之间转换时减少总线差分电压的振荡的方法。

技术介绍

[0002]在总线系统中，包含在字节或比特中的信息或数据作为消息经由总线在总线用户之间传输。在此，这些信息由不同的比特状态或电压状态表示。在经由总线系统的总线传输消息时，不同的比特状态导致不同的总线状态。根据不同的总线系统，对消息传输或数据传输存在不同的传输协议。
[0003]例如，在CAN总线系统中借助于CAN协议和/或CAN FD协议传输消息，如在ISO
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1:2015标准中所述，该标准作为使用CAN FD的CAN协议规范。CAN总线系统目前广泛用于传感器和控制设备之间的通信。CAN总线系统通常在车辆或自动化设施等中用于各个总线用户之间的通信。
[0004]在CAN和CAN FD的情况下，使用已知的CSMA/CR方法，该方法在传输消息的第一阶段允许总线系统的用户站同时访问总线而不破坏具有更高优先级的消息。为此，发送/接收装置（也称为收发器）必须能够低欧姆地驱动总线。由此可以产生显性总线状态或比特状态作为两种不同总线状态或比特状态之一。相反，在作为两种不同总线状态中的另一种总线状态的隐性状态下，发送/接收装置是相对高欧姆的。隐性状态可以被显性状态覆盖。
[0005]这用于在仲裁阶段协商允许哪个用户站在随后的数据阶段将其消息发送到总线上。由此确保了在数据阶段对总线的排他、无冲突的访问。因此数据传输在两个阶段都非常鲁棒。结果是错误数据传输的频率显著下降，由此提高了总线系统中的数据传输速度。
[0006]为了能够在数据阶段以比CAN更高的比特率传输数据，在CAN FD消息格式中创建了用于切换到针对数据阶段的更高比特率的选项。在这样的技术中，通过在数据字段区域中使用更高的时钟速率将最大可能的数据速率提高到超过1兆比特/秒（MBit/s）的值。这样的消息在下面也称为CAN FD帧或CAN FD消息。在CAN FD的情况下，有用数据长度从8个字节扩展到多达64个字节，并且数据传输速率明显高于CAN的情况。
[0007]根据总线拓扑、线头或分支线的长度、终端电阻的位置和数量，从显性到隐性的转换容易出现振荡趋势。这在系统设计中是非常不利的，因为结果是比特时间必须长到直至振荡充分衰减为止。如果比特时间不够长，则发送/接收装置可能会在隐性状态下错误地识别出显性。
[0008]此外，振荡趋势可能由于耦合输入的高频干扰而加强。抵抗耦合输入的高频干扰的高抗干扰能力对在车辆中应用CAN FD总线而言至关重要。因此，应当根据规范IEC62228通过测试来证明用于总线系统的发送/接收装置具有预定的抗干扰能力。

技术实现思路

[0009]因此，本专利技术的任务是提供解决上述问题的一种用于总线系统的发送/接收装置以及一种用于在耦合输入了干扰时减少总线差分电压的振荡的方法。特别地，应当提供用于总线系统的发送/接收装置和用于在总线系统中耦合输入了干扰时减少总线差分电压的振荡、特别是从显性到隐性的转换时减小振荡趋势的方法。
[0010]该任务通过具有权利要求1的特征的用于总线系统的发送/接收装置来解决。所述发送/接收装置包括发送级，用于将发送信号发送到所述总线系统的总线的第一总线芯线上，在所述总线系统中至少暂时保证用户站对所述总线系统的总线的排他、无冲突的访问，并且用于将所述发送信号发送到所述总线的第二总线芯线上，以及振荡减少模块，用于在所述发送/接收装置作为所述发送信号的发送方时衰减在总线芯线的连接端处产生的总线信号的振荡，其中所述振荡减少模块具有第一电阻，所述第一电阻可连接到所述第一总线芯线和接地连接端之间，并且其中所述振荡减少模块具有第二电阻，所述第二电阻可连接到所述第二总线芯线和所述总线系统的电压供应连接端之间。
[0011]上述任务还通过具有权利要求2的特征的用于总线系统的发送/接收装置来解决。所述发送/接收装置包括发送级，用于将发送信号发送到所述总线系统的总线的第一总线芯线上，在所述总线系统中至少暂时保证用户站对所述总线系统的总线的排他、无冲突的访问，并且用于将所述发送信号发送到所述总线的第二总线芯线上，以及振荡减少模块，用于在所述发送/接收装置作为所述发送信号的发送方时衰减在总线芯线的连接端处产生的总线信号的振荡，其中所述振荡减少模块具有为了衰减振荡而可连接到所述第一总线芯线和所述第二总线芯线之间的电阻。
[0012]上述每个发送/接收装置都被设计为使得耦合输入的干扰总是可以被识别和衰减，而不仅仅是在测试方法中被识别和衰减。在此，任何耦合输入的干扰都可以被积极抵消，例如通过运行期间的静电放电（ESD=Electrostatic Discharge，静电放电）或通过ISO脉冲或广播发送器（BCI=Broadcast Interference，广播干扰）引起的干扰，或由于诸如DPI（Direct Power Injection=直接功率注入=直流电压耦合输入）的测试方法引起的干扰等。
[0013]使用所描述的发送/接收装置，可以在从显性到隐性的转换期间非常好地衰减或减少振荡。由此，在比特率更高的情况下也可以进行可靠的接收，特别是在消息的数据区域中使用更高的比特率。结果是总线系统中消息的传输速率或传输速度增加。
[0014]所描述的发送/接收装置也可以在传输速率例如为2Mbit或5Mbit的情况下满足规范IEC62228的抗干扰能力要求。在这种传输速率下，总线状态转换时的脉冲边沿允许比经典CAN情况下小得多的抖动，因为与具有500kbit/波特率的经典CAN相比，在传输速率为2Mbit或5Mbit情况下的比特时间缩短到了十分之一到四分之一。
[0015]此外，在不同比特状态或电压状态之间转换时、特别是在CAN总线系统从显性到隐性时的振荡的衰减以及因此减少允许在设计总线拓扑和/或终端和/或线头和/或总线系统的节点或用户站的数量时拥有更多的自由。
[0016]此外，通过所描述的发送/接收装置的设计在有线发射的情况下实现了频谱的有利改变。这是因为在关键频率范围内可以减少发射的辐射，所述关键频率范围例如在大约1MHz和大约3MHz之间，这对应于来自共模扼流圈和寄生电容的谐振频率。相反，通过所描述的发送/接收装置在非关键频率范围内出现了发射的辐射，在所提到的示例中，所述非关键
频率范围在大于约10MHz的频率附近并且扼流圈在该非关键频率范围内起作用。
[0017]所述发送/接收装置适用于主动驱动总线状态的所有通信系统，如特别是CAN总线系统、CAN
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HS总线系统、CAN
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FD总线系统等。在CAN
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HS总线系统（HS=Highspeed=高速）中数据传输速率可高达每秒500kbit（500kbps）。在CAN FD总线系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于总线系统（1）的发送/接收装置（12；12A），具有发送级（121；121A），用于将发送信号（TxD）发送到所述总线系统（1）的总线（40）的第一总线芯线（41）上，在所述总线系统（1）中至少暂时保证用户站（10、20、30）对所述总线系统（1）的总线（40）的排他、无冲突的访问，并且用于将所述发送信号（TxD）发送到所述总线（40）的第二总线芯线（42）上，以及振荡减少模块（15；15A），用于在所述发送/接收装置（12；12A）作为所述发送信号（TxD）的发送方时衰减在总线芯线（41、42）的连接端（41A、41B）处产生的总线信号（VDIFF）的振荡，其中所述振荡减少模块（15；15A）具有第一电阻（151），所述第一电阻可连接到所述第一总线芯线（41）和接地连接端（44）之间，并且其中所述振荡减少模块（15；15A）具有第二电阻（155），所述第二电阻可连接到所述第二总线芯线（42）和所述总线系统（1）的电压供应连接端（44）之间。2.用于总线系统（1）的发送/接收装置（12B），具有发送级（121B），用于将发送信号（TxD）发送到所述总线系统（1）的总线（40）的第一总线芯线（41）上，在所述总线系统（1）中至少暂时保证用户站（10、20、30）对所述总线系统（1）的总线（40）的排他、无冲突的访问，并且用于将所述发送信号（TxD）发送到所述总线（40）的第二总线芯线（42）上，以及振荡减少模块（15B），用于在所述发送/接收装置（12；12A）作为所述发送信号（TxD）的发送方时衰减在总线芯线（41、42）的连接端（41A、41B）处产生的总线信号（VDIFF）的振荡，其中所述振荡减少模块（15B）具有第一电阻（151），所述第一电阻为了衰减所述振荡可连接到所述第一总线芯线（41）和所述第二总线芯线（42）之间。3.根据权利要求1或2所述的发送/接收装置（12；12A；12B），其中，所述振荡减少模块（15；15A；15B）具有高频探测器（159），用于检测高频干扰辐射（H_S），并用于确定应当何时开启所述振荡减少模块（15；15A；15B）的振荡衰减，使得所述第一电阻（151）连接到第一总线芯线（41）和接地连接端（44）之间并且所述第二电阻（155）连接到所述第二总线芯线（42）和所述总线系统（1）的电压供应连接端（44）之间，其中所述高频探测器（159）被设计为仅在从显性总线状态（402）转换到隐性总线状态（401）之后才指示所述振荡减少模块（15；15A；15B）的开启，并且其中所述发送/接收装置（12；12A；12B）被设计为产生总线状态（401、402），使得所述显性总线状态（402）能够覆盖所述隐性总线状态（401）。4.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置（12；12A；12B），还具有定时器（1592），用于在开启所述振荡减少模块（15；15A；15B）的振荡衰减之后经过预定持续时间（T
D
）后关闭所述振荡减少模块（15；15A；15B）。5.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置（12A），还具有用于在差分电压（VDIFF）从显性总线状态（402）转换为隐性总线状态（401）时限制所述总线上所述差分电压（VDIFF）的负电压值的电路（160）。6.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置（12；12A；12B），其中所述发送/接收装置（12；12A；12B）被设计为根据CAN FD协议发送和接收消息（45、47）。7.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置（12；12A；12B），其中第一和第二
电阻（151、155）分别具有大约150欧姆...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：