专利名称：接口电路以及用于开启接口电路的输出驱动器的方法
技术领域：
本发明的实施例提供了一种用于与通信伙伴通信的接口电路，其例如可以用来将各种电子组件或部件相互连接。本发明的其他实施例则提供了一种通信系统、一种用于开启接口电路的输出驱动器的方法以及一种用于开启接口的输出运行模式的方法。
背景技术：
电子系统通常包括多个必须互相通信的组件、子单元或部件，该电子系统因此能够满足其特定的目的。首先，若待连接的组件为数字电路，例如可以使用总线系统。这种总线系统的一个实例是由摩托罗拉研发出的所谓的“串行外设接口(SerialPeripheral Interface)^SPI)0 SPI使用了同步串行数据总线,数字电路能按照主从原理(Master-Slaver-Pr inzip)利用该数据总线彼此连接。NationalSemiconductor也具有类似的总线系统并且将其称作“Microwire”。许多微控制器都允许通过SPI总线或者Microwire接口的在系统编程(In-System-Programmierung)(简称ISP)。要注意的是，SPI标准和Microwire接口仅可被理解作为实例，并且在此所公开的技术原理也可以联系其他接口来应用。若两个通信装置通过电连接彼此相连用于通信(例如用于传输数据(数据通信)、传输控制信号(信号通信或者控制通信)、传输存储器地址(寻址通信)、传输数字信号、模拟信号等等)，那么至少直接连接在电连接上的组件构成电流回路。因此，在该共有的电流回路中的占主导的电流和电压就可能受到两个通信装置的影响。尤其是当其中一个通信装置没有电压或者出现故障时，就可能导致不期望的电路状况，该电路状况可能破坏其中一个通信装置或通信装置之间的电连接。有时也会出现这种情况，即电子电路的一些组件或子单元会有目的地、暂时无电压地被接通，以便降低能耗。
发明内容
本发明的目的在于，鉴于不寻常的、不期望的和/或甚至有害的电路状况，保护接口电路，其中这些不寻常的、不期望的和/或甚至有害的电路状况可能具有其接口电路外部的原因。可代替的或附加的目的在于，提供一种诊断方案，其会在连接(例如数据总线)出现故障时给出诊断结果。所述目的通过一种根据权利要求1或权利要求13所述的接口电路、一种根据权利要求15所述的通信系统以及一种根据权利要求17或26所述的方法得以实现。本发明的实施例提供了一种接口电路，其包括接口连接器、电压检测装置、输出驱动器以及使能逻辑器。 所述接口连接器配置用于连接在接口线路上，以便与通信伙伴通信。所述电压检测装置配置用于检测施加在接口连接器上的电压。所述输出驱动器配置用于向接口连接器施加输出信号以便接通。所述使能逻辑器配置用于基于由电压检测装置所发出的评估信号来产生用于输出驱动器的使能信号，其中，当施加在接口连接器上的电压满足给定的条件时，使能信号就开启输出驱动器。
根据所公开的技术原理，可借助施加在接口连接器上的电压，确定转接电路的、由接口线路与通信伙伴构成的部分是否以一种适合通信的方式来配置。在这种情况中，施加在接口连接器上的电压满足所述给定的条件。为了确保电压检测装置的功能而需要相对较弱的信号，所述信号仅给接口电路带来很小的负荷。尽管如此，这个也可被看作为测试信号的弱信号也会引起类似于主动信号的影响，接口为了通信的目的而产生该信号。弱信号尤其在接口电路和/或通信伙伴的错误配置的情况下会使得施加在接口连接器上的电压出现与主动信号相类似的反应。可以以多种方式产生该弱测试信号，下面会对其中某些方式做进一步说明。因此，根据所公开的技术原理的接口电路能够实现在接口线路和/或通信伙伴的电特性方面的预检测。所公开的技术原理的其他实施例提供了一种接口电路，其包括接口连接器、标准电平产生电路、检测电路以及使能电路。所述接口连接器配置用于连接在接口线路上，以便与通信伙伴通信。所述标准电平产生电路配置用于当在所述接口连接器上没有施加主动信号时，将标准电平保持在接口连接器上。检测电路配置用于检测接口连接器上的实际电平是否处在标准电平的公差范围内并且用于给出相应的检测结果。使能电路配置用于接收该检测结果，并且在实际电平处于公差范围内并且接口电路并未向接口连接器施加主动信号时，开启接口的输出运行模式。所述由所述标准电平产生电路提供的标准电平为弱逻辑电平，当所述接口连接器低欧姆地与不同于所述标准电平的电平相连时所述电平崩溃(einbricht)。所公开的技术原理的其他实施例还提供了一种通信系统，其包括第一通信装置、第二通信装置以及在第一通信装置和第二通信装置之间的电连接。至少第一通信装置配置用于通过向电连接施加弱信号电平以及通过评估在电连接处或电连接上产生的电压，确定包含电连接和第二通信装置的电路的电特性。此外，第一通信装置还配置用于当电连接处或电连接上所产生 的电压满足给定的条件时，开启由第一通信装置到第二通信装置的通 目。所公开的技术原理的其他实施例提供了一种用于开启接口电路的输出驱动器的方法。所述方法包括评估施加在接口连接器上的电压以及产生相应的评估信号。接口连接器构成与接口数据线的连接，用于与接口电路的通信伙伴通信。所述方法还包括，检测评估信号是否标记了施加在接口连接器上的电压满足给定的条件。根据所述方法，当检测得出施加在接口连接器上的电压满足给定的条件时，产生用于接口电路的输出驱动器的使能信号。所公开的技术原理的其他实施例提供了一种用于开启接口的输出运行模式的方法。所述接口包括接口连接器，其配置用于连接在接口线路上，以便与通信伙伴通信。用于开启输出运行模式的方法包括当接口连接器上并未施加主动信号时，将标准电平保持在接口连接器上；以及检测接口连接器上的实际电平是否处于在标准电平方面的公差范围内。此外，所述方法还包括产生相应的检测结果；并且当实际电平处于公差范围内并且接口电路并未在接口连接器上施加主动信号时，开启接口的输出运行模式。
下面借助附图进一步阐述本发明的实施例。其中
图1为两个通信装置和一个连接的示意性电路图，所述连接装置没有用于检验连接的特殊辅助装置；图2为与图1相类似的示意性电路图，然而其中，在两个通信装置的其中一个中存在不期望的电路状况；图3为第一通信装置、第二通信装置以及连接的示意性电路图，其中，第一通信装置根据所公开的技术原理的一种实施例设计；图4为根据所公开的技术原理的另一种实施例的接口电路的示意性框图；图5为用于说明根据公开的技术原理的实施例的、接口电路的输出驱动的开启条件的电压范围的示意图；图6为根据所公开的技术原理的另一种实施例的接口电路的示意性框图；图7为根据所公开的技术原理的另一种实施例的接口电路的示意性框图；图8为根据所公开的技术原理的又一种实施例的接口电路的示意性框图；图9为根据所公开的技术原理的一种实施例的方法的示意性流程图；图10为根据所公开的技术原理的另一种实施例的方法的示意性流程图。
具体实施例方式在下面借助附图阐述实施例之前，要注意，相同的元件或功能相同的元件配有同样的参考标号或类似的参考标号，并且略去了对元件的重复性说明。因此，对具有相同或者相似参考标号的元件的说明可相互替换。此外，各种实施例的可选择的特征可相互组合或可相互替换。图1和图2作为电路图示意性地说明了两个接口 50与100之间的通信。在此，图1为正常运行模式，而图2为故障运行模式。接口 100被配置为输出接口，并且因此用于向配置为输入接口的接口 50传输数据。因此，由接口 100向接口 50进行单向通信。然而，原则上也可设想的是，两个接口 50，100均可被配置用于输入运行模式和输出运行模式，并且具有为此所需的部件。对简化图示有利的是示出了单向通信，因为这足以用来阐明所公开的技术原理。接口 100在输入端侧与在此未详细具体说明的网络110相连，并且由网络110所提供的信号被导向输出驱动器120的输入端。输出驱动器120连接供电电压VBat和地电位GND。输出驱动器120将来自网络110的信号转为适于传输给第二接口 50的输出信号。输出驱动器120例如可以是放大器、阻抗变换器或电压跟随器。输出驱动器120在输出端侧与接口连接器130相连，所述接口连接器在图1中以“SPI out” (SPI出)标出，并且由此设计用于与其他SPI兼容的接口进行通信。如上所述，SPI标准仅用作实例，从而在此也可采用其他标准或者甚至是其他专有的接口规范。接口连接器130通过电连接80与接口电路50的接口连接器52相连。接口连接器52在图1中以“SPI in”(SPI入)标出。接口连接器52在接口电路50内与缓冲器52的输入端相连，所述缓冲器配置用于处理、例如放大在电连接80上所传输的信号，以便在接口电路50或与其相连的电路内进行进一步处理。以这种方式经过处理的信号由缓冲器或输入缓冲器54的输出端传输给未进一步具体说明的网络56。输入缓冲器54连接供电电压VBat和地电位GND。接口 50与100的地电位通常彼此电连接，以便为传输到电连接80上的信号提供共同的基准电位。接口电路50的供电电压VBat可以、然而并非必须与接口电路100的供电电压VBat相同。在如图1所示的正常运行模式中，电连接80典型地处于地电位GND与供电电位VBat之间的一个电位上。为了防止接口电路100的组件例如输出驱动器120静电放电，其例如可通过接口连接器130进入接口电路100，因此接口电路100具有保护装置162。在图1所示的接口电路100中，反向接通的二极管162用作防静电放电的保护装置。二极管162的特征通常在于快速的动作时间，以便适应典型的静电放电的快速上升时间。接口电路50同样包括了反向接通的、用作防静电放电的保护装置的二极管62。在接口电路50，100的正常运行中，二极管162，62不导通。然而，如果在电连接80上由于静电放电而出现一个电位，其位于由供电电位VBat和地电位GND所限定的范围外的部分超出了二极管62或162中任一个的导通电压，那么，该电位要么通过一个或两个与供电电位VBat相连的二极管62，162放电，要么通过一个或两个与地电位GND相连的二极管62，162放电。图2示出了图1中的布置，然而其中接口电路50不再与供电电压VBat相连，这可能要么是由于故意中断接口电路的电压供给装置、要么是由于意外故障而引起的。如果现在接口电路100的输出驱动器120尝试将电连接80近似地拉到供电电位VBat上，那么，上面的保护二极管62在接口电路50内就可以导通，因为输入缓冲器54和/或网络56由于缺乏供给电位而可以具有与地电位GND的低欧姆连接。因此，可通过输出驱动器120、接口连接器130和52、电连接80、上面的保护二极管62以及例如输入缓冲器54形成在接口电路100的供电电位VBat和接口电路50的地电位GND之间的低欧姆连接。在以所述方式构成的传导通路或电流路径上可流过相对较高的电流，所述电会损坏接口电路100或50的输出驱动器120和/或输入缓冲器54。如果因此所连接的SPI从机装置属于接口电路50的装置，所述装置与供电电压分离，并且由其来启动包含接口电路100的设备与所连接的SPI从机装置之间的SPI通信，则接口 100的SPI数字输出线主动地驱动一个没有供应电压的装置。通过集成的ESD保护电流回路，接口电路50向其供电端口导入电流(接口电路50和在一定条件下所连的通信伙伴的其他部分的意外供电)。因为，通过接口电路50和网络56的供电端口可实现相对较高的功率消耗，这就导致相对较高的电流通过输出驱动器120和电连接80。接口 100的输出电流峰值可能超过规定的、绝对最大额定值，因为其可能并不设计用于为防止通信接口上的接地线短路提供保护。因此，就可能造成部件(尤其是在接口100侧上)的损坏或者在供应电压时导致不容许的电压降。潜在的根本原因可以是接口 50所对应的某个部件的使用故障(例如某个部件在接通时的故障或转移，英文即为“Power upcomponentmissing”)或者供电电压连接中断。因此，图2示出了一种冲突状态,其中，在接口 50侧的部件与电压供给装置分离。图3示出了在已由图1和图2得知的接口 50作为输入接口和根据所公开的技术原理的至少一种实施例的接口 300作为输出接口之间的接口连接的示意性的电路图。接口300包括上拉电阻(Pull-Up-Widerstand) 142、开关143以及电压检测装置144。包含上拉电阻142和开关143的串联电路使接口连接器130与第一电位、在这种情况下即与供电电位VBat电连接。通过检测激活信号控制开关143，在接口 300开始与接收器方面的接口 50通信之前，所述检测激活信号例如就激活电阻142。通过这种方式，当接口连接器130在其他情况下基本不定时，电阻会将接口连接器130上的电压基本拉到第一电位VBat上。用“不定”(英文“floating”)概念是要说明，接口连接器130处于一种不能事先确定的或者说并未定义的电位，这是因为在特定的运行模式中，输出驱动器120的信号输出端和输入缓冲器54的信号输入端都是非常高欧姆的，并且接口连接器130因而会与脱离定义的电位、如供电电位VBat和地电位GND分离。对于电连接80和输入接口 50的接口连接器52，也是同样的情况。在字面上，有时也会用“无电位的”概念来说明在电位方面不定的节点。电阻142取消了这种不定的状态，并且当这种效应并没有由于另一个部件、如输出驱动器120的更强的影响而被叠加时，将接口连接器130的电位拉到供电电位VBat上。输出驱动器120尤其可在通信运行的过程中在其信号输出端上有针对性地施加位于地电位GND和供电电位VBat之间的电位。通常这样来测定电阻142，即仅有极少的、比由输出驱动器120给出的电流更小的电流会流经该电阻。通过借助开关143有针对性地激活电阻142，可避免在故意关闭(“Power Down”)对应物(即接口 50)时会有恒定的漏电流(QuerstiOm)经过。一旦已经开始通信并且驱动了该线路上的主动级，就可通过打开开关143将电阻142去激活，以再次避免漏电流。开关143因而能够直接在开启通信前进行对总线状态的监测(连接的状态或通信伙伴的状态)，而总线在静止状态中是高欧姆的，或者说总线上的电平在通信情况下由主动驱动器来确定。要注意的是，开关143代表任意的开关兀件、尤其是晶体管。在此要指出的是，接口 50和300也可以是双向接口。相应地，接口 50同样将具有输出驱动器，其信号输出端与接口连接器52相连。在接口 300在其自身方面可能包括输入缓冲器，其信号输入端与接口连接器130相连。在双向(接口)的情况下，当由接口 50通过电连接80往回向接口 300进行数据传输时，则主动信号也可能施加在接口连接器上。电压检测装置144配置用于检测施加在接口连接器上的电压。例如可将地电位GND选作电压检测装置144的基准电位，其中，然而也可以是其他基准电位。通过这种方式，能够在由电压检测装置144检测到的电压与施加在接口连接器130上的电位之间建立联接。电压检测装置144发出评估信号，其被导向使能逻辑器(在图3中未示出)。所述使能逻辑器配置用于基于该评估信号来产生输出驱动器120的使能信号，其中，当由评估信号中得出施加在接口连接器130上的电压满足给定的条件(例如一个预先设定的条件)时，这影响输出驱动器120的开启。所述给定的条件例如可用于说明施加在接口连接器130上的电压是高于还是低于某个阈值。如果输出驱动器120以及接口 50的可能存在的输出驱动器均未向接口连接器130施加主动信号，则主要通过分压器来确定接口连接器130上的电位，电阻142也属于该分压器。所述分压器的第二部分或分支由接口连接器130到地电位GND的可变的连接构成，其在正常运行模式中可能是非常高欧姆的或者说实际是不导电的(图1)，然而在故障状态中可能是相对低欧姆的(图2)。在此，(所设想的)分压电从供电电压VBat起通过电阻142、接口连接器130和高欧姆或低欧姆的连接延伸至地电位GND。电压检测装置144的检测输入端与接口连接器130并且因此与(所设想的)分压器的中央节点相连，从而当接口连接器上未施加主动信号时，根据接口连接器130与地电位GND之间的连接是否为高欧姆的或是低欧姆的，给施加在接口连接器上的电压产生显著的影响。通过将施加在接口连接器上的电压与阈值对比，可以确定是否满足给定的条件，这又会得出关于下述方面的结论，即在电连接80上或是在接口 50内或者在通信伙伴内(通过网络56来表示)，在通信线路与地电位之间存在不期望的短路。根据在此所公开的技术原理，在通信开始前以弱电平(例如弱逻辑电平，英文即“weak logic level”)来检测通信线路。若通过SPI接口未进行通信，那么就使SPI接口线路保持在标准状态或者说默认状态。在如图3所示的实施例中，标准状态为不定状态。在需要开始通信前不久进行对连接的检测，为此使SPI接口线路保持在逻辑“高”状态上。通过集成的上拉电阻142实现(这些)SPI接口线路的这种保持(因此，并非主动地产生电平，也就是说电平并非例如由输出驱动器120产生)。将线路保持在微弱状态并不重要，是非临界的，因为所述状态是静态的(如同在通信过程中一样，不需要快速定时)。当开始SPI通信时，第一步就是检测线路的(微弱的)默认状态。这可例如通过小型数字硬件或数字开关得以实现。如下述地进行对SPI输出线路的监控。a)上拉电阻142借助开关143与电位VBat相连，通过检测激活信号对此加以控制，所述检测激活信号闭合开关143。只要在接口线路或在通信伙伴中不存在故障，上拉电阻142就通过这种方式将接口连接器130拉到电位VBat上。b)若线路处于逻辑“高”状态，那么就可认为，通信伙伴为主动的，并且通信已开
启Oc)若线路处于逻辑“低”状态，那么必定出现这种情况，即通信伙伴被关闭或者存在接地短路。在这种情况下存在的是，由于受电阻142限制的电流会通过电连接80被输送至通信伙伴，SPI线路不会提高至逻辑“高”状态，并且由此保持可识别故障状态。然而，上拉电阻142将电流限制为非临界值。通信并未开始，并且可能向用户(例如已经获得接口电路300的客户)传输故障码。据此，由电压检测装置144所检测到的施加在接口连接器上的电压值可以示出在接口数据线路80上或者在连接在接口数据线路80上的通信伙伴内可能出现的短路。然后，上述信息可以用于决定是否应该开启输出驱动器120。电压检测装置144可以尤其配置用于利用弱逻辑电平(英文即“weaklogiclevel”)来测试施加在接口连接器130上的电压。电压检测装置144可以包括比较装置，其配置用于将施加在接口连接器上的电压与阈值进行比较，其中，评估信号说明施加在接口连接器130上的电压是否高于或低于该阈值。电压检测装置144可类似地包括模拟数字转换器。所述评估信号在这种情况下为数字信号。前述的比较装置甚至可被看作I比特位模拟数字转换器。原则上，接口 300可以是模拟电路或者数字电路。若接口电路300为数字电路，输出信号就可以表示至少一个第一逻辑状态和一个第二逻辑状态。由接口 50，300与接口线路80构成的组合典型地是通信系统的一部分。所述通信系统包括第一通信装置与一个第二通信装置。第一通信装置包括接口电路300，并且第二通信装置包括接口电路50。接口线路80构成了第一通信装置和第二通信装置之间的电连接。至少第一通信装置配置用于通过在电连接80上施加弱信号电平并且通过评估在电连接80上形成的电压，确定包含了电连接和第二通信装置的电路的电特性。第一通信装置也配置用于，(只有)当在电连接80上所产生的电压满足给定的条件时，才开启由第一通信装置到第二通信装置的通信。从第一通信装置的角度看来，电连接或者说接口线路80和第二通信装置构成了一个电路，其也可以等效电路图的形式表示。所述电路描述了用于实际的电压源的电负载，所述电负载由供电电位VBat与电阻142构成。需要由通信装置300确定的电特性例如是电路的输入电阻，该电路包括电连接80和第二通信装置。在按照规定运行、也就是说当不存在接地短路时，所述电阻相对较大。电阻值有时甚至在正常运行模式下也根据第二通信装置的开关状态而或多或少地围绕一个相对较大的值波动。在此所公开的技术原理可以普遍地在电子电路、微控制器等中用于数字接口上的故障保护，所述接口需要主动驱动的逻辑电平。如果现在(即立即或者说马上)必须对所读取的数值进行重新读取检验以及可靠性检验，根据所公开的技术原理的接口电路就适用于给所连接的装置提供一种简单的/额外的诊断方案，所述装置本身不提供或者仅提供少量的自测能力(例如SPI传感器)。图4示出了根据所公开的技术原理的另一种实施例的接口电路400的示意性电路图。电压检测装置44在这里以一般的测量装置示出。由电压检测装置444所发出的评估信号被传输给使能逻辑器446，使能逻辑器446就利用所述评估信号生成用于输出驱动器120的使能信号。只要使能逻辑器446基于在接口线路80上或者在通信伙伴(以网络456表明)内存在的状况而不容许接口 400的输出运行模式，使能信号例如可迫使输出驱动器120处于所谓的三态状态。由使能逻辑器446所发出的使能信号例如可以是和运行类型信号的与连接，运行类型信号控制接口 400是否是非主动的，或是是否应该以输入运行模式还是以输出运行模式工作。图5示意性地示出了施加在接口连接器130上的电压的两个电压区域，这些电压区域确定输出驱动器120的开启是否实现。设想的是，在接口连接器130上的电压可以取一个在接口的典型电压值范围以内的值。在可被看作实例的图5中，这一典型电压值范围为OV至5V。若接口连接器130上的电压超过值Vwe，那么就认为，在接口线路80上或者在与接口 50通信的通信伙伴上不存在接地短路。所述值Vwe例如可以大为约3V，如图5所示。因此，在标明为“开启”的电压值范围内，接口连接器130上的电压满足给定的条件。若施加在接口连接器130上的电压低于V_，那么就不满足所述给定的条件，并且不能实现开启。在这种情况下，也就是说必须考虑会有无法忽略不计的电流经过电阻142，该电流导致了通过电阻142的相应电压降。这也就得出在接口线路80和地电位GND之间的接地短路的结论。图6示出了根据所公开的技术原理的另一种实施例的接口电路600的示意性电路图。除了包含图4中的接口电路400的元件以外，接口电路600还包括故障信号电路647。故障信号电路647配置用于当通过使能逻辑器446没有如所预想地开启输出驱动器时，基于使能信号产生故障信号。可由接口 600向用户或向故障处理装置发出故障信号，从而能够执行更进一步的措施以便排除故障。由于通常正好在通信伙伴缺少电压供给装置时也同样没有通信节点通信伙伴的自我诊断，因此，由接口 600产生的故障信号就可传达关于故障的位置和类型方面的重要信息。这是由于，即便所找到的故障原因是在通信伙伴内部或者在其电压供应装置内部，故障也并不会作用于接口 600、尤其是不会作用于施加在接口连接器130上的电压。虽然在图6中并未示出，但故障信号电路647也可具有其他输入端，以便例如接收运行类型信号。通过对使能信号以及可能对更多其他的信号进行评估，故障信号电路647可确定，是否存在故障的征兆。所述故障信号可以包含对于故障类型和原因的更加详细的信息。为了在通信的过程中实现检测(可以说，在不会产生需要通过输出驱动产生的逻辑状态时的“紧急停机”)，电压检测装置144可检验，施加在输出驱动器120的输入端上的额定状态实际上是否以所规定的方式在接口连接器130上给出。由输出驱动器120的输入端到电压检测装置444 (在图6中以虚线示出)的可选连接用于把额定状态传输给电压检测装置444。图7示出了根据所公开的技术原理的另一种实施例的接口电路700的示意性电路图/框图。在这种情况中，使能逻辑器746包括用于运行类型信号的输入端。所述运行类型信号说明，接口电路在特定的时间点上是否应该以输入运行模式或是以输出运行模式工作。使能逻辑器746还配置用于当运行类型信号表明要转换至输出运行时，才(即在特定的时间点上或者说在特定的情况下)检验是否能够开启输出驱动器120。若实现了输出驱动器120的开启，使能逻辑器746则一直保持使能信号直到运行类型信号表明输出运行模式结束。当由输入运行模式(Input-运行)转为输出运行模式(Output-运行)时，仅在特定的时间点或者说仅在特定的前提条件下，也就是说在输出驱动器120被激活之前，通过这种方式来检测输出驱动的开启。接口电路700此外还包括输入电路754，其具有与接口连接器130相连的信号输入端。输入电路754可以基本像与图1至图3的接口电路50那样构造，也就是说，尤其会包括输入缓冲器。输入电路754此外还包括用于运行类型信号的输入端，那么当运行类型信号示出接口电路700的输入运行模式时，将输入电路754主动接通。输入电路754的输出端与未进一步详细说明的网络710相连，在所述网络中对通过接口线路80接收到的信号做进一步处理。图8示出了根据所公开的技术原理的另一种实施例的接口电路800的示意性框图。接口电路800包括接口连接器130、输出驱动器820、标准电平产生电路840、检验电路844以及使能电路846。标准电平产生电路840配置用于当在接口连接器130上没有施加主动信号时，将标准电平保持在接口连接器130上。如上所述，“主动信号”的概念是指这样一种信号，其由输出驱动器820施加在接口连接器130上，或者通过接口线路80由网络456内的通信伙伴施加在接口连接器130上。标准电平或默认电平可以是逻辑电平、电压电平、电流电平或是其他电平类型。标准电平产生电路840通常是相对“弹性”的，使得与标准电平产生电路840的输出端相连的负载具有对由标准电平产生电路840发出的信号(例如接口连接器130周围的电压)的较大影响。标准电平产生电路例如可以被看作是具有相对较高内阻的实际电压源。相应地，所述标准电平产生电路仅在特定的负载状态下能够保持标准电平。正好可将与负载状态的这种关联性用于根据所公开是技术原理的接口电路中。若所述标准电平产生电路840被设置为具有高内阻的实际电压源，那么，这种高内阻限制了由标准电平产生电路840发出的电流，这在很多情况下都是期望发生的，以便限制接口电路800的电流消耗，并进而限制电压供给装置的负载。此外，仅在特定的时间点上以及在特定的条件下、例如在通信伙伴方向上的通信开始之前进行对接口线路以及通信伙伴的检测。
检验电路844配置用于检测接口连接器130上的实际电平是否处于在标准电平方面的公差范围内。检验电路844此外还配置用于当实际电平处于在标准电平方面的公差范围内时，给出相应的检测结果。参照图5,标准电平例如可以大约为4. 5伏特。所述在标准电平方面的公差范围根据图5可能是阈值Viwt的 3V上方的向上开放范围。同样可设想其他围绕标准电平的公差范围、尤其是更小的公差范围。所述公差范围可以、但是并非必须关于标准电平对称延伸。使能电路846配置用于当实际电平处于公差范围内并且接口电路并未在接口连接器130上施加主动信号时，接收检测结果并且开启接口 800的输出运行模式。要注意到，接口 800的输出运行的实际激活情况通常不仅与使能信号相关，同时也与例如在网络110内所产生的运行类型信号相关。另一方面，当使能信号没有显示对于输出驱动820的开启时，就典型地不可能实现接口 800的输出运行模式。图9示出了用于开启接口电路的输出驱动器的方法的示意性流程图。所述方法包括评估施加在接口连接器上的电压并且产生相应的评估信号，如步骤902所示。接口连接器构成了到接口数据线路的连接，用于和接口电路的通信伙伴通信。然后，在步骤904的过程中，检验评估信号是否标记施加在接口连接器上的电压满足给定的条件。若施加在接口连接器上的电压处在特定的电压值范围内，才能满足给定的条件。当检测得出施加在接口连接器上的电压满足了给定的条件时，所述用于开启接口电路的输出驱动器的方法还包括步骤906，该步骤用于产生用于接口电路的输出驱动器的使能信号。所述方法还可包括将施加在接口连接器上的电压与阈值进行比较的步骤，以便得到相应的比较结果。然后，可以基于比较结果生成评估信号，所述评估信号说明接口连接器上的电压是否高于或低于阈值。如果接口连接器在其他情况下基本不定时，可以基本借助电阻、例如上拉电阻或下拉电阻将接口连接器上的电压拉到第一电位上。所述电阻可将接口连接器和第一电位电连接。评估信号可以是数字信号，并且评估信号的产生过程可以包括模拟数字的转换。所述方法还包括检验的步骤，即检验是否没所预想地开启所述输出驱动器。在本发明的范畴中，可能由于所期望的、然而未出现的使能信号而产生故障信号。所述方法还包括接收输出运行激活指令。例如可通过运行类型信号来提供所述输出运行激活指令。若已接收输出运行激活指令，就可根据条件来执行对施加在接口连接器上的电压进行评估的步骤、检验的步骤以及产生用于输出驱动器的使能信号的步骤。在这种情况中，输出驱动器的使能信号可以一直被保持直到接收到结束输出运行模式的指令。施加在接口连接器上的电压的确定电压值可以用于说明在接口数据线路上或者在与接口数据线路相连的通信伙伴内是否可能存在短路。对施加在接口连接器上的电压的检测可以通过向接口连接器施加弱逻辑电平来实现。图10示出了用于开启接口的输出运行模式的方法的示意性流程图。所述接口包括接口连接器，其配置用于与接口线路相连以便与通信伙伴通信。所述方法包括用于在接口连接器上没有施加主动信号的情况下将标准电平保持在接口连接器上的步骤1002。所述标准电平可以是例如弱逻辑电平。所述方法还包括检验的步骤，用于检验接口连接器上的实际电平是否处在标准电平方面的公差范围内，如步骤1004所示。要说明的是，实际电平可能完全不同于标准电平，尤其是当在接口连接器上没有施加主动信号时。从这种意义上讲，低欧姆的接地连接或者低欧姆的、与另一个电位之间的连接甚至均可被看作一种主动信号。基于步骤1004中的实际电平的检测，会在步骤1006中产生相应的检测结果。当实际电平处在公差范围内并且接口电路并未向接口连接器施加主动信号时，在步骤1008中开启接口的输出运行模式。为了将一种应用或电路的能源收支维持在可预见的范围内，这类系统的一系列客户或用户会被要求使特定部件实现周期运行(英文即“dutycycling”)。在周期运行的范畴内，所述部件会暂时地在非活动阶段内被关闭(也就是说与电压供给装置断开连接)。这经常是由应用控制装置、如微控制器来进行，从而使得直接通过SPI连接相连的部件在非活动的阶段期间接触到无电压或者说并未被供应电压的通信伙伴，而这一点对于通过SPI连接相连的这个/这些部件而言并非是已知的。在此所公开的技术原理可被用于这类系统中，以便在通信伙伴与电压供给装置断开连接的情况下，保护各种部件或者说接口以及包括在其中的输出驱动器防止可能出现在相连的通信伙伴中的接地短路。在此所公开的技术原理对于多种电子系统而言都很有利，并且可普遍地应用于电子电路、微处理器等，用于a)数字接口上的故障保护，所述接口要求主动驱动的逻辑电平，以及b)当现在(即立即或马上)必须对所读取的数值进行重复读取检查以及可靠性检查时，为所连接的、其自身不提供或者仅提供很少的自我测试能力的设备(SPI传感器)提供简单的/额外的诊断方案。虽然联系装置说明了多个方面，然而这些方面当然也构成了对其相应的方法的说明，使得装置的模块或者组件也可被理解为相应的方法步骤或者方法步骤的特征。与此相应地，联系方法步骤或者作为方法步骤加以说明的这些方面同样也构成了对相应装置的相应模块或细节或特征的说明内容。上述实施例仅构成对本发明的原理的阐述。当然也可由其他本领域技术人员对其中所述的布置和细节进行修改和变型。因此，预期是是，本发明并非仅限于下列权利要求的保护范围以及借助对实施例的说明和阐述在此阐明的特殊细节。
权利要求
1.一种接口电路(300 ；400 ；600 ;700)，包括 接口连接器(130)，所述接口连接器配置用于连接在接口线路(80)上，以便与通信伙伴(50，56)通信； 电压检测装置(144 ;444)，所述电压检测装置配置用于检测施加在所述接口连接器(130)上的电压； 输出驱动器(120)，所述输出驱动器配置用于向所述接口连接器(130)施加输出信号以便通信；以及 使能逻辑器(446，746)，所述使能逻辑器配置用于基于由所述电压检测装置(14;444)所发出的评估信号来产生用于所述输出驱动器(120)的使能信号，其中，当从所述评估信号中得知所述施加在所述接口连接器(130)上的电压满足给定的条件时，所述使能信号就开启所述输出驱动器(120)。
2.根据权利要求1所述的接口电路(300；400 ；600 ;700)，此外还包括电阻(142)，所述电阻将所述接口连接器(130)与第一电位电连接，使得当所述接口连接器(130)在其他情况下基本不定时，所述电阻(142)将所述施加在所述接口连接器(130)上的电压基本拉到所述第一电位上。
3.根据权利要求2所述的接口电路(300；400 ；600 ;700)，其中，所述电阻(142)是高欧姆电阻。
4.根据权利要求1所述的接口电路(300；400 ；600 ;700)，其中，所述给定的条件说明所述施加在所述接口连接器(130)上的电压是否高于或低于阈值。
5.根据权利要求4所述的接口电路(300；400 ；600 ;700)，其中，所述电压检测装置(144 ;444)包括比较装置，所述比较装置配置用于将所述施加在所述接口连接器(130)上的电压与所述阈值进行比较，其中，所述评估信号说明所述施加在所述接口连接器(130 )上的电压是否高于或低于所述阈值。
6.根据权利要求1所述的接口电路(300；400 ；600 ;700)，其中，所述电压检测装置(144 ；444)包括模拟数字转换器，并且其中，所述评估信号为数字信号。
7.根据权利要求1所述的接口电路(300；400 ；600 ;700)，其中，所述接口电路为数字电路，并且其中，所述输出信号可以表示至少一个第一逻辑状态和一个第二逻辑状态。
8.根据权利要求1所述的接口电路(600)，此外还包括故障信号电路(647)，所述故障信号电路配置用于当通过所述使能逻辑器(446 ；746)没有如所预想地开启输出驱动器(120)时，基于所述使能信号产生故障信号。
9.根据权利要求1所述的接口电路(700)，其中，所述接口电路能在输入运行模式与输出运行模式之间转换，并且其中，当由所述输入运行模式转换为所述输出运行模式时，所述使能逻辑器(746 )配置用于检验所述输出驱动器(120 )的开启。
10.根据权利要求9所述的接口电路(700)，其中，所述使能逻辑器(746)包括运行类型信号的输入端，所述运行类型信号至少说明所述接口电路在特定的时间点是否在所述输入运行模式或输出运行模式中工作，其中，所述使能逻辑器(746)还配置用于当所述运行类型信号标记了到输出运行模式的转换并且由于开启而保持所述使能信号，直到所述运行类型信号标记所述输出运行模式结束时，检验所述输出驱动器(120)的可能的开启。
11.根据权利要求1所述的接口电路(300；400 ；600 ;700)，其中，所述电压检测装置(144 ；444)配置用于利用弱逻辑电平测试所述施加在所述接口连接器(130)上的电压。
12.根据权利要求1所述的接口电路(300；400 ；600 ;700)，其中，所述施加在所述接口连接器(130)上的电压的电压值显示，在所述接口数据线上或者在与所述接口数据线连接的通信伙伴内可能存在的短路，其中由所述电压检测装置(144 ；444)检测到所述电压值。
13.一种接口电路(800)，包括 接口连接器(130)，所述接口连接器配置用于连接在接口线路(80)上，以便与通信伙伴通信； 标准电平产生电路(840)，所述标准电平产生电路配置用于当在所述接口连接器上没有施加主动信号时，将标准电平保持在所述接口连接器(130)上； 检测电路(844)，所述检测电路配置用于检测所述接口连接器(130)上的实际电平是否在所述标准电平方面的公差范围内，并且用于给出相应的检测结果； 使能电路(846)，所述使能电路配置用于接收所述检测结果；并且在所述实际电平处于所述公差范围内并且所述接口电路并未向所述接口连接器(130)施加主动信号时，开启所述接口(800)的输出运行模式。
14.根据权利要求12所述的接口电路(800)，其中，所述由所述标准电平产生电路(840)提供的标准电平为弱逻辑电平，当所述接口连接器(130)低欧姆地与不同于所述标准电平的电平相连时所述电平崩溃。
15.一种通信系统，包括 第一通信装置(300 ；400 ；600 ；700 ；800)以及第二通信装置(50)； 在所述第一通信装置(300 ；400 ；600 ；700 ;800)和所述第二通信装置(50)之间的电连接(80)； 其中，至少所述第一通信装置(300 ；400 ；600 ；700 ;800)配置用于通过向所述电连接(80)施加弱信号电平以及通过评估所述电连接(80)上产生的电压，确定包含所述电连接(80)和所述第二通信装置(50)的电路的电特性；以及当所述电连接(80)上产生的所述电压满足给定的条件时，开启由所述第一通信装置(300 ；400 ；600 ；700 ;800)到所述第二通信装置(50)的通信。
16.根据权利要求15所述的通信系统，其中，所述第一通信装置包括根据权利要求1至14中任一项所述的接口电路(300 ；400 ；600 ；700 ;800)。
17.一种用于开启接口电路的输出驱动器(120)的方法，所述方法包括 评估(902 )施加在接口连接器(130 )上的电压并且产生相应的评估信号，其中所述接口连接器(130)构成到接口数据线的连接，用于与所述接口电路的通信伙伴通信； 检验(904 )所述评估信号是否标记了所述施加在所述接口连接器(130 )上的电压满足给定的条件； 当检验得出所述施加在所述接口连接器(130)上的电压满足所述给定的条件时，产生(906)用于所述接口电路的所述输出驱动器(120)的使能信号。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，当所述接口连接器(130)在其他情况下基本不定时，主要借助电阻(42)将所述施加在所述接口连接器(130)上的电压拉到第一电位上，其中，所述电阻(42)将所述接口连接器(130)与所述第一电位电连接。
19.根据权利要求17所述的方法，此外还包括将所述施加在所述接口连接器(130)上的电压与阈值进行比较，以便得到相应的比较结果; 基于所述比较结果产生所述评估信号，所述评估信号说明所述施加在所述接口连接器(130)上的电压是否高于或低于所述阈值。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述评估信号为数字信号，并且所述评估信号的产生过程包括模拟-数字转换。
21.根据权利要求17所述的方法，此外还包括 检验是否没有如所预想地开启所述输出驱动器； 在没有所述使能信号的基础上可能产生故障信号。
22.根据权利要求17所述的方法，此外还包括 接收输出运行激活指令； 如果已接收到输出运行激活指令，有条件地执行所述施加在所述接口连接器(130)上的电压的所述评估的所述步骤，进行用于输所述出驱动器(120)的所述使能信号的所述检验和所述产生的所述步骤。
23.根据权利要求22所述的方法，此外还包括 保持用于所述输出驱动器(120)的所述使能信号，直到接收到结束所述输出运行模式的指令。
24.根据权利要求17所述的方法，其中，所述施加在所述接口连接器(130)上的电压的、检测到的电压值示出，在所述接口数据线上或者在与所述接口数据线连接的通信伙伴内可能存在的短路。
25.根据权利要求17所述的方法，其中，通过向所述接口连接器(130)施加弱逻辑电平，实现对所述施加在所述接口连接器(130 )上的电压的检测。
26.一种用于利用接口连接器(130)开启接口的输出运行模式的方法，所述接口连接器配置用于连接在接口线路(80)上，以便与通信伙伴通信，所述方法包括 当所述接口连接器上并未施加主动信号时，将标准电平保持(1002 )在所述接口连接器(130)上； 检验(1004)所述接口连接器(130)上的实际电平是否处于在所述标准电平方面的公差范围内； 生成(1006)相应的检验结果；并且 当所述实际电平处于所述公差范围内并且所述接口电路并未向所述接口连接器(130)施加主动信号，开启(1008)所述接口的所述输出运行模式。
全文摘要
接口电路(300；400；600；700)包括接口连接器(130)、电压检测装置(144)、输出驱动器(120)以及使能逻辑器。所述接口连接器配置用于连接在接口线路(80)上，以便与通信伙伴(50，56)通信。所述电压检测装置配置用于检测施加在接口连接器上的电压。输出驱动配置用于向接口连接器接施加信号以便通信。使能逻辑器配置用于基于由电压检测装置所发出的评估信号来产生用于输出驱动器(120)的使能信号，其中，当从评估信号中得知施加在接口连接器(130)上的电压满足给定的条件时，使能信号就开启输出驱动器。同样还说明了一种通信系统、一种用于开启接口电路的输出驱动器(120)的方法以及一种用于开启接口的输出运行模式的方法。
文档编号H03K19/0175GK103051324SQ20121038744
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月12日 优先权日2011年10月14日
发明者克劳斯·巴克纳, 克莱门斯·科迪克, 克里斯蒂安·乌恩霍尔德 申请人:英飞凌科技股份有限公司