专利名称：用于总线系统的去耦合单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于互连的两条总线系统的耦合单元。
当两条相同或不同的总线系统彼此相连时，发生在其中一个总线系统中的错误可能导致另一个总线系统中的相应错误。当一个总线系统将一种信号条件强加在另一个总线系统上时，将这种情况称之为支配信号。当一个总线系统被一个永久性支配信号所干扰时，另一个与之相连的总线系统也将垮掉。
本发明特别涉及用于车辆的总线系统。这种越来越多地安装在车辆中的总线系统可以根据具有不同优先级的不同功能而被区分。例如被设置在外部车区域中的外部总线系统和用于控制和安全功能的内部总线系统之间的被设置得不同。由于不同的总线系统之间彼此进行联系，所以存在这样的风险在一个总线系统有错误的情况下另一个总线系统也将被损坏。在车辆中，外部总线系统易受事故的影响。车辆碰撞可以导致例如外部总线系统中的短路现象。由总线系统所永久性产生的支配信号可以干扰或甚至使内部总线系统不能工作。
本发明提供一种用于彼此相连的两个总线系统的去耦合单元，该去耦合单元能防止被干扰的总线系统损坏另一个总线系统的功能。
根据本发明的第一个实施例，该去耦合单元包括两个接口电路以及位于其间的一个连接电路。第一接口电路有一个用于一个总线系统的双向总线端口以及用于连接电路的一个双向数据端口。第二接口电路有一个用于另一个总线系统的双向总线端口以及用于连接电路的一个双向数据端口。该连接电路包括一个用于在两个总线系统之间阻挡非正常支配信号并通过正常信号的滤波器。由于该去耦合单元阻挡了来自一个总线系统的非正常支配信号，因此，这个支配信号不能损害另一个总线系统的功能。
接口电路将在总线一侧接收到的信号转换为相应的由连接电路处理的逻辑电平。由连接电路提供到接口电路的逻辑电平又被接口电路转换为相应的总线信号。
根据本发明的去耦合单元可以由简单的分离电子元件所构成。其结果是带来低成本以及还能提供安全功能。与微处理器解决方法相比，具有能防止辐射干扰的额外好处。
根据本发明的第二个实施例，该去耦合单元包括一个在相同的总线系统导线之间检测到DC电压时能提供控制信号的DC电压检测器。还另外提供有一个信号错误检测器，该检测器在其中一个总线系统中没有产生脉冲信号的情况下提供一个控制信号。最后，该去耦合单元包括一个驱动电路，该驱动电路响应这两个检测器的控制信号激活开关，该开关使总线系统电分离。
第二个实施例的好处在于这样一个事实消除了在第一个实施例中发生的两个总线系统之间的信号的信号延迟。
可以从下面对于去耦合单元一个实施例的描述中以及从参考附图中可以发现本发明这些实施例的好处，其中
图1是该去耦合单元的电路框图；图2是该去耦合单元另一个实施例的电路框图。
在所述的根据图1的实施例中，假设通过一个去耦合单元将两个CAN型双导线总线系统彼此相连。该总线系统在附图中被标为总线1和总线2。这两个总线系统中的每一个都与一个接口电路10、12相连。这些接口电路可以是可从市场购买到的发射机/接收机电路，特别可以是CAN收发机。在接口电路10、12之间提供有一个连接电路。该连接电路在接口电路10、12之间是对称的，从而使其在信号流向的每个方向上具有相同的功能。接口电路10、12之间的信号传送受到端口Rx到端口Tx的影响。在端口Rx和端口Tx之间的每个信号路径中都设置有一个阻挡非正常支配信号但是可以通过正常信号的滤波器装置。在这个最佳实施例中，这些滤波器包括单稳态振荡电路(monoflop)14、16。当到达该滤波器的信号电平保持不变时，这种情况对应于支配信号，该滤波器的输出跳跃到位于单稳态振荡电路(monoflop)时间元件末端的相反信号电平，这对应于一个隐性信号，这不影响所连总线系统的功能。但是，脉冲信号允许经过该单稳态振荡电路(monoflop)。
由于在接口电路10、12中端口Rx和端口Tx是内部相连的，因此，连接电路另外包括用于反馈消除的装置。在端口Rx和端口Tx之间的每个信号路径中，存在一个带有两个输入端的OR门18、20。将接口电路10、12的一个相应端口Rx连接到每个OR门18、20的第一输入端上。将相应的另一个OR门的一个输出信号经由反相器22、24反相后施加到每个OR门18、20的第二输入端上。带有一个二极管的RC组合电路确保施加到OR门18和20的相应输入端上的信号脉冲的略微延长。借助于这个简单的反馈消除电路，由OR门18、20中的一个输出的信号可由另一个阻挡。
在图2所示的实施例中，在第一总线系统和第二总线系统之间提供有一个双极开关U1、U2，处于非驱动状态时这个开关连接了两个总线系统，并且当驱动这个开关时，电断开该总线系统。第一总线系统包括一个DC电压检测器30，其输入信号源于由两个串联电阻R1、R2所组成的电压分压器，将该DC电压检测器连接使其穿过第一总线系统的两条导线。该DC电压检测器30包括一个积分器，一旦发生预定电势电平时，即在该DC电压检测器30的输入端出现DC电压信号一段预定时间时，该积分器输出将一个驱动信号输出到OR门36上使其访问驱动电路34以便于激活开关U1、U2使其电断开总线系统。
与电压分压器并联的是带有一个可再触发单稳态振荡电路的信号错误检测器32。在该信号错误检测器32的输入端出现一个脉冲信号，该信号与完整总线永久使信号错误检测器的这个可再触发单稳态振荡电路保持在亚稳定状态。如果脉冲没有出现(总线被干扰)，则该单稳态振荡电路在其时间元件的末端切换到其相反切换状态并保持在这个状态上。该信号错误检测器32的相应输出信号被施加到OR门36的反相输入端上，以便于在这种情况下，这两个总线系统也电断开。由于在短路情况下没有脉冲信号被施加到信号错误检测器的输入端上，因此，第一总线系统中的短路可以被检测到并且两个总线系统可以断开连接以便于防止第二总线系统受到损坏。
第二实施例的好处存在于这样一个事实中发生在根据图1的实施例中的两个总线系统之间信号的信号延迟被消除，该延迟源于单稳态振荡电路14、16的时间元件。
在如图2所示的电路中，仅总线2被保护免于被总线1中的可能故障所损害。为了获得这样的效果即，使每条总线被保护免于被另一条相应总线所损害，在总线2的一侧中，即相对于驱动电路34镜像安排中，还提供有图2所示的电路。这样安排，这两个电路可以作用于所示的一个驱动电路34或者为每个单元提供一个分开的包括开关的驱动电路。
权利要求
1．一种用于彼此相连的两个总线系统的去耦合单元，其中包括一个连接电路；一个第一接口电路(10)，包括用于所述总线系统中一个的一个双向总线端口以及用于连接电路的一个双向数据端口(Tx,Rx)；一个第二接口电路(12)，包括用于所述总线系统中的另一个的双向总线端口以及用于连接电路的一个双向数据端口(Rx,Tx)；该连接电路包括位于总线系统之间用于阻挡非正常支配信号并通过正常信号的滤波器装置(14,16)。
2．如权利要求1所述的去耦合单元，其中该接口电路(10,12)将总线信号转换为逻辑电平并将逻辑电平转换为总线信号。
3．如权利要求1或2所述的去耦合单元，其中总线系统的非正常支配信号显示在那里有错误，并且该错误是在与所述总线系统的总线协议不一致的周期内发生的。
4．如权利要求2或3所述的去耦合单元，其中所述滤波器装置(14,16)包含有一个可再触发单稳态振荡电路。
5．如前面任一权利要求所述的去耦合单元，其中，该连接电路包括门装置(18,20)，所述门装置至少在信号从发送总线系统到达接收总线系统传送的一段期间，消除所述信号到所述发送总线系统的任何反馈。
6．如权利要求5所述的去耦合单元，其中所述门装置(18,20)有一个带有第一输入端和第二输入端的OR门电路，来自一个接口电路(10)的数据端口(Rx)的信号被施加到该OR门的第一输入端上，而来自另一个接口电路(12)的数据端口(Tx)的一个反相信号被施加到该OR门的第二输入端上。
7．如权利要求6所述的去耦合单元，其中该反相信号在OR门(18,20)的第二输入端被RC组合电路所延迟。
8．如前面任一权利要求所述的去耦合单元，其中连接电路在接口电路(10,12)之间是对称的。
9．如前面任一权利要求所述的去耦合单元，其特征在于所述去耦合单元被用于车辆中，其中一个总线系统的完整性易于受到任何一个事故的影响，并且另一个总线系统被设置具有较高的优先权。
10．如权利要求9所述的去耦合单元，其中一个内部的CAN总线与一个外部的CAN总线相连。
11．一种用于两个互连双线总线系统的去耦合单元，包括一个开关(U1,U2)，当其被激活时，电断开总线系统；一个DC电压检测器(30)，当在相同总线系统的导线之间检测到DC电压时能提供一个控制信号；一个信号错误检测器(32)，在其中一个总线系统中没有信号的情况下能提供一个控制信号；以及一个驱动电路(34)，能响应驱动信号从而激活开关(U1,U2)。
12．如权利要求11所述的去耦合单元，其中DC电压检测器(30)包括一个积分器，该积分器的的一个输入信号来源于跨接在其中一个总线系统的两条线之间的电压分压器(R1,R2)。
13．如权利要求11或12所述的去耦合单元，其中信号错误检测器(32)包括一个可再触发单稳态振荡电路，其输入信号取自一个总线系统的两条线之间。
14．如权利要求11到13中的任何一个所述的去耦合单元，其中DC电压检测器以及信号错误检测器的控制信号被施加到OR门(36)的一对输入端上，OR门的输出端被连接到驱动电路(34)的一个输入端上。
全文摘要
用于彼此相连的两个总线系统的一个去耦合单元,包括位于两个接口电路(10,12)之间的一个连接电路。第一接口电路(10)有用于所述总线系统中一个的端口以及用于连接电路的一个双向数据端口。第二接口电路(12)有用于所述总线系统中的另一个的端口以及用于连接电路的一个双向数据端口。该连接电路包括位于总线系统之间用于阻挡非正常支配信号并通过正常信号的滤波器装置(14,16)。
文档编号G06F11/00GK1305296SQ00131049
公开日2001年7月25日 申请日期2000年12月15日 优先权日1999年12月16日
发明者卡尔－黑恩兹·尼克尔, 彼得·古特勒, 伊伯哈德·奥瑟, 斯蒂芬·多赫曼 申请人:Trw车辆电气与零件有限两合公司