專利名稱：信息傳輸?shù)目偩€系統(tǒng)的制作方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及的是獨(dú)立權(quán)利要求所述類型的信息傳輸?shù)目偩€系統(tǒng)。從DE35 06 118 C2中可了解已知的用于信息傳輸?shù)目偩€系統(tǒng)，它也被看作是CAN總線。在CAN總線中優(yōu)先傳輸緊迫性大的信息。對此，對每一信息初設(shè)一個(gè)所謂的域名，域名決定首先傳輸在自由總線中的哪個(gè)信息。但是，它不能中斷正在傳輸?shù)男畔?。此外，所有的信息在高比特狀態(tài)和低比特狀態(tài)之間都有相同的振幅。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的、具有獨(dú)立權(quán)利要求特征的總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為可以將不同緊迫性要求的信息明顯區(qū)分開來。由于高緊迫性要求的信息可隨時(shí)覆蓋低緊迫性的信息，因此，高緊迫性信息可隨時(shí)進(jìn)行傳輸，即使在緊迫性低的信息的傳輸過程中也可傳輸高緊迫性的信息。此外，對于高緊迫性的信息還可使用完全不同于低緊迫性信息的處理法則，即完全不同的傳輸記錄。
由從屬權(quán)利要求的特征中還可看到其它有利的改進(jìn)與發(fā)展。通過比特長度的改變，可以使得高緊迫性信息的傳輸大大快于低緊迫性信息的傳輸。此外，由于低緊迫性信息總線上的比特序列可以使電磁干擾保持很小。信息的傳輸可只通過兩條總線線路進(jìn)行，通過這一線路還可傳輸用于外圍設(shè)備的能量。因此，控制設(shè)備和外圍設(shè)備之間設(shè)置電纜的費(fèi)用可以被控制的很低。另一突出的優(yōu)點(diǎn)是可以將該總線系統(tǒng)用于起動卡車的安全系統(tǒng)，同時(shí)可進(jìn)行外圍設(shè)備運(yùn)行情況的不斷診斷。外圍設(shè)備的回復(fù)信號可簡單通過該總線線路的短路進(jìn)行。附圖在附圖中描述了本發(fā)明的實(shí)施例，隨后并進(jìn)行了詳細(xì)的說明。


圖1是總線系統(tǒng)的示意圖，圖2是總線系統(tǒng)上的信號電平，圖3和4是分離的信息，圖5和6是診斷要求或起動指令的編碼，圖7是外圍設(shè)備的總線耦合，圖8是外圍設(shè)備的能量供給，圖9是外圍設(shè)備的信號分離。描述圖1示出了控制裝置1，它通過總線線路的總線高端3、總線低端4與多個(gè)外圍設(shè)備2相連。在后面也被簡稱為裝置的控制裝置1中具有一個(gè)微機(jī)5和一個(gè)總線接口6。線路的總線高端3和線路的總線低端4與總線接口6相連。每一外圍設(shè)備各通過一保護(hù)電阻7分別與線路的總線高端3和線路的總線低端4相連。
通過線路的總線高端3和線路的總線低端4建立一雙線總線，用這一雙線總線可進(jìn)行控制裝置1與外圍設(shè)備2之間的信息交換。由于對于這類總線只需要兩條線路，因此，在控制裝置1與外圍設(shè)備2之間設(shè)置電纜的費(fèi)用特別低。通過總線的信息交換這樣進(jìn)行每次發(fā)射站將電信號，不僅有電流信號而且有電壓信號，發(fā)送給總線線路3和4，這些信號隨后由接收站處理。其中，可以通過兩條總線線路3和4的比較進(jìn)行信號處理，或者只處理一條線路的信號。在此，信息由比特狀態(tài)的序列組成，這些比特狀態(tài)每次只能是比特狀態(tài)低或高。
圖2以圖表的形式描述了比特狀態(tài)這樣的序列，比特狀態(tài)序列與時(shí)間t相對應(yīng)。其它描述從涉及到的電壓信號開始，這樣，縱軸表示的是電壓。首先觀察到時(shí)間點(diǎn)為t1為止的比特序列。比特序列由電壓信號組成，這一電壓信號或在基準(zhǔn)電壓V1(比特狀態(tài)=高)之上，或在基準(zhǔn)電壓V1(比特狀態(tài)=低)之下。通過在總線線路3和4上產(chǎn)生相應(yīng)的電壓狀態(tài)可以產(chǎn)生這種比特序列，以不同的方式處理這些電壓狀態(tài)，或者用恒定的電勢(例如電勢V1)對線路中的一條線路加壓，而另一條線路則具有與比特序列相對應(yīng)的變化的電勢。電壓信號的振幅，即狀態(tài)高與狀態(tài)低之間的電壓差被選擇的很小，也就是說只有幾伏的電壓振幅(典型的是1伏特)。此外，這樣控制總線線路使得高比特狀態(tài)與低比特狀態(tài)之間的變化不是突然產(chǎn)生的，而是需要一定的過渡時(shí)間δt。在單個(gè)比特狀態(tài)之間的這種具有較小振幅和相對長的過渡時(shí)間的比特序列只適于信息的相對慢的傳輸。但是，這種信息傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是由總線引起的電磁干擾非常小。因此，當(dāng)信息傳輸并不非常緊迫時(shí)，信息的這種傳輸是很適合的。此外，以這種方式傳輸信息時(shí)，比特狀態(tài)的時(shí)間范圍，即用于將單個(gè)的比特識別為高或低所需的時(shí)間區(qū)間被選擇的特別長。
在時(shí)間點(diǎn)t1后，由總線傳輸?shù)谋忍匦蛄懈淖?。比特狀態(tài)具有高的振幅，即其在電壓狀態(tài)0和很高的電壓信號(典型的是10伏特)之間變化。此外，每一電壓狀態(tài)之間的過渡邊緣都很陡，由此產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾。由于很大的邊緣陡度和很大的信號振幅可使得用于識別比特狀態(tài)的時(shí)間很少，即信號電平必須保持在某一特定狀態(tài)下的時(shí)間區(qū)間很小。通過與第二電壓電平V2(典型的是8伏特)進(jìn)行比較來處理這一比特序列，在這一過程中將電壓電平V2之上的電壓狀態(tài)視為高，將電壓電平V2之下的電壓狀態(tài)視為低。這種信號很適于傳輸緊迫性高的信息，其中必須在短時(shí)間內(nèi)傳輸很多信息。
由于不同的振幅可以隨時(shí)將高緊迫性信息與低緊迫性信息區(qū)分開來。因此，高緊迫性信息的發(fā)送不必再等待到較低緊迫性信息發(fā)送完畢，而是可以隨時(shí)開始重要信息的發(fā)送。對此，通過將總線上比特狀態(tài)的不同振幅分開的線路來處理總線信號。
在圖3和4中描述了被分開的信號。
圖3描述的是信號S1，通過總線上的比特狀態(tài)與電勢V1的比較得到這一信號。直到時(shí)間點(diǎn)t1涉及的都是被傳輸?shù)牡驼穹男畔ⅰ臅r(shí)間點(diǎn)t1起帶有誤差地處理高振幅的信號。但這沒有任何意義，因?yàn)樵谶@一時(shí)間點(diǎn)開始處理(以高振幅發(fā)送)高緊迫性信號，停止低緊迫性信號的處理。在圖4中描述了高緊迫性信號。與信號S2相對應(yīng)的坐標(biāo)是時(shí)間，在這一過程中，通過比較比特電平和電勢V2得到信號S2。正如看到的那樣，直到時(shí)間點(diǎn)t1沒有出現(xiàn)信號。從時(shí)間點(diǎn)t1起才有信號出現(xiàn)。這一信號是應(yīng)被處理的高緊迫性信號。
在圖1中顯示的具有控制裝置1，外圍設(shè)備2、總線線路3、4的系統(tǒng)中特別會想到安全氣袋系統(tǒng)。這一安全氣袋系統(tǒng)具有中央控制裝置1和外圍設(shè)備2，這些外圍設(shè)備各包括一個(gè)氣袋，一個(gè)側(cè)向氣袋，一個(gè)安全帶或其它裝置。在這種安全氣袋系統(tǒng)中必須以高緊迫性傳輸起動單個(gè)外圍設(shè)備2的指令，而不能容忍任何延遲。此外，這種安全氣袋系統(tǒng)應(yīng)能夠不斷檢測每一外圍設(shè)備2的功能。因此，預(yù)先規(guī)定，控制裝置1向外圍設(shè)備2發(fā)送診斷要求，然后該外設(shè)可以通過回復(fù)信號證實(shí)功能的有效性。與起動外圍設(shè)備2的指令相比，診斷要求是低緊迫性的。本發(fā)明的總線系統(tǒng)可以很有利地用于安全氣袋系統(tǒng)。在這一安全氣袋系統(tǒng)中，在控制裝置與其所屬的外圍設(shè)備之間不斷交換關(guān)于每一外圍設(shè)備2運(yùn)行準(zhǔn)備情況的診斷信息，然后控制裝置1必須以高緊迫性將起動每一外圍設(shè)備2功能的指令傳輸給外圍設(shè)備2，如安全氣袋充氣或起動安全帶。因?yàn)橛煽刂蒲b置1發(fā)送的指令由于較高振幅的緣故可以隨時(shí)覆蓋由控制裝置發(fā)送的診斷要求信號，因此，起因于每一診斷要求中間狀態(tài)的指令可以毫不延遲地傳送給總線。
通過診斷要求與指令的振幅分離可以完全不同地處理這兩類信息。如前面已提到的那樣，例如對于這兩類信息沒有必要規(guī)定相同的比特長度，而是將重要的信息以較高的比特速率傳輸。此外，對于這兩類不同的信息還可以規(guī)定不同的信息記錄。在這種記錄中涉及到如何處理每一信息的規(guī)定。這在圖5和6中還會再次予以說明。在圖5中說明了診斷要求的記錄。在圖5中，高比特狀態(tài)100和低比特狀態(tài)101與時(shí)間坐標(biāo)相對應(yīng)。由例如對應(yīng)于高狀態(tài)的總線狀態(tài)Idle起發(fā)送開始比特St，隨后產(chǎn)生6個(gè)比特(比特B0-B5)，在這些比特中說明外圍設(shè)備2的地址。這6個(gè)比特由隨后的奇偶性比特P來保證，隨后是停止比特(SP)，它表明由控制裝置1發(fā)出的診斷要求結(jié)束。此后，總線再度轉(zhuǎn)向Idle狀態(tài)，即高比特水平。由診斷要求啟動的外圍設(shè)備2發(fā)送信息給控制裝置1，該信息說明外圍設(shè)備2是否處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。在最簡單情況下該信息是，只要外圍設(shè)備處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)，在總線狀態(tài)Idle期間診斷指令發(fā)出后，并在診斷要求后的規(guī)定時(shí)間后給出所謂的生存信號，即由外圍設(shè)備將一個(gè)比特傳送給總線。啟動的外圍設(shè)備將兩條總線線路，總線高端3和總線低端4，短時(shí)相互短路，便可非常簡單地產(chǎn)生這種生存信號。但是，也可考慮由比特序列組成的復(fù)雜的回復(fù)信號。
在圖6中描述了外圍設(shè)備2起動指令的記錄。從用高狀態(tài)100表示的總線狀態(tài)開始，接著是第一個(gè)開始比特(ST)，用它表示信息開始。其后是一個(gè)具有10個(gè)比特長度的信息區(qū)域(I)。對于信息區(qū)域也可以任意設(shè)想其它的長度。還預(yù)先規(guī)定了一個(gè)奇偶比特P和一個(gè)CRC區(qū)域?yàn)樾畔^(qū)域I提供保障，由此可推斷是否信息區(qū)域I中的所有比特都已被正確傳輸。在總線再度轉(zhuǎn)向Idle狀態(tài)之前，在CRC區(qū)域之后是一個(gè)停止比特SP。信息區(qū)域I中的每個(gè)比特都可以是一個(gè)外圍設(shè)備2的一個(gè)起動指令。根據(jù)比特所處狀態(tài)的高或低，外圍設(shè)備2起動其安全功能，例如點(diǎn)燃用于安全氣袋或安全帶的熱釋電驅(qū)動裝置。通過圖6中描述的指令，控制裝置可以給出哪個(gè)外圍設(shè)備2應(yīng)該起動或不應(yīng)起動的指令。由于一個(gè)錯(cuò)誤設(shè)置的比特決定著安全氣袋的起動或不起動，因此預(yù)先規(guī)定了一個(gè)很長的CRC區(qū)域，以保證信息區(qū)域中傳輸?shù)谋忍夭话l(fā)生錯(cuò)誤傳輸。此外，還預(yù)先規(guī)定在圖6中顯示的信息多次發(fā)送，因?yàn)閷τ诎踩灾匾南到y(tǒng)，如安全氣袋，在發(fā)生事故的情況下無論如何必須保證安全氣袋的引發(fā)。
本發(fā)明的總線系統(tǒng)還適于將具有完全不同約定的信息通過信息處理用相同的線路傳輸。同圖5中描述的一樣，根據(jù)完全不同于圖6指令的傳輸記錄處理診斷要求。圖5的診斷要求也可例如按所謂的V24記錄傳輸，而圖6的起動指令例如可通過CAN記錄進(jìn)行。
圖7示意性示出外圍設(shè)備2輸入信號的處理示。外圍設(shè)備有兩個(gè)輸入線路21和22，它們與總線線路相連。兩條線路21和22與供電裝置23相連。此外，輸入線路21與信號分離裝置24相連，信號分離裝置將高振幅的信號與低振幅的信號分開，并將高振幅信號送向指令處理裝置25，低振幅信號送向診斷處理裝置26。如圖2顯示的那樣，在信號分離裝置24的輸入口施加一個(gè)信號。通過振幅分離，指令處理裝置25的信號分離提供按照圖4的信號，診斷處理裝置26的信號分離提供按照圖3的信號。由于清楚地將信號分開，可以分開來處理用于外圍設(shè)備的診斷要求和起動外設(shè)的指令。指令處理裝置25識別出每個(gè)外圍設(shè)備的詳細(xì)指令，或者說它檢驗(yàn)每個(gè)控制裝置的詳細(xì)指令是否是明確的，并根據(jù)圖6的奇偶比特或CRC區(qū)域檢驗(yàn)是否確實(shí)有相應(yīng)的控制裝置的指令。只要識別出這類指令，便將相應(yīng)的用于進(jìn)一步處理的輸出信號傳送給輸出線路27，對于安全氣袋來說，用這一線路可以激發(fā)用于點(diǎn)燃熱釋電點(diǎn)火機(jī)組的驅(qū)動線路。如圖5描述的那樣，診斷處理裝置檢驗(yàn)診斷要求對于每個(gè)控制裝置是否都已是確定的。然后還檢驗(yàn)外圍設(shè)備2是否都運(yùn)轉(zhuǎn)良好，這一任務(wù)也可用另一電路完成，出于簡化的目的在圖7中對此未示出。通過輸出線路28輸出診斷結(jié)果，并將其傳送給控制裝置1。在圖7中顯示了回復(fù)的最簡單形式，在這種形式中通過輸出線路28上的信號可接通開關(guān)29，該開關(guān)使得兩條線路21和22相互短路。兩條線路21和22的短路通過保護(hù)電阻7在總線3和4上產(chǎn)生一個(gè)電勢上的近似，這可由控制裝置1證實(shí)。
在圖8中詳細(xì)描述了供電裝置23。供電裝置由一個(gè)整流器31和一個(gè)濾波電容器32組成，整流器31通過輸入線路21和22經(jīng)電阻7與總線線路3和4相連。因此，通過總線線路3和4不僅發(fā)送外圍設(shè)備的控制或診斷信息，而且還發(fā)送用于驅(qū)動外圍設(shè)備2所需的能量。通過整流器電路31使得供電裝置不依賴于線路3和4的奇偶性。此外，為了不對總線線路3和4上的動態(tài)信號加載，供電裝置23還具有一些這里未表示出來的用于電流供應(yīng)的部件。當(dāng)處于接地電勢(低)和電壓電平(高)之間的總線線路3和4反復(fù)接通時(shí)，對于無中斷電流供應(yīng)來說必須保證，每次兩條總線線路3和4中的至少一條被置于高電壓電平。這意味著，當(dāng)在一條總線線路上輸出高電平時(shí)，必須在另一條總線線路上有低電平，或者反之，這樣使得與接地電勢相比兩條總線線路3和4中的至少一條具有輸出電壓電平，該地電勢靠近結(jié)點(diǎn)42。在整流器31的結(jié)點(diǎn)41附近有用于外圍設(shè)備2的供電裝置?？偩€上的信號不僅可以通過線路21上的結(jié)點(diǎn)51分接，而且還可通過線路22的結(jié)點(diǎn)52分接。當(dāng)信號處理的電路部分，如信號分離裝置24，指令處理裝置25或診斷處理裝置26，從比特狀態(tài)的一個(gè)特定奇偶性開始時(shí)，通過總線線路3和4的交換，具有錯(cuò)誤奇偶性的信號可以繼續(xù)傳輸。由此可以避免這種情況開始時(shí)通過外圍設(shè)備2推斷總線線路3和4上的奇偶性，然后在結(jié)點(diǎn)51或52上有選擇地進(jìn)行信號分接，即有選擇地在總線線路3或總線線路4上進(jìn)行。在圖7中這樣開始，信號分接通過在輸入線路21上的結(jié)點(diǎn)51進(jìn)行。在圖9中介紹信號分離裝置24。信號分離裝置有兩個(gè)比較器61和62，其正向輸入端分別與結(jié)點(diǎn)51相連。比較器61和62的反向輸入端與電壓結(jié)點(diǎn)63和64相連，通過具有三個(gè)電阻71,72和73的分壓器調(diào)節(jié)其電勢。分壓器布置在電源電壓VCC和接地之間。分壓器這樣設(shè)計(jì)，在比較結(jié)點(diǎn)63上有從圖2中已知的比較電壓V2，在結(jié)點(diǎn)64上有從圖2中已知的比較電壓V1。比較器61的輸出信號是圖4中的信號，比較器62的輸出信號是圖3中的信號。通過圖9中顯示的電路可以用簡單的裝置實(shí)現(xiàn)具有不同振幅的信號的分離。
權(quán)利要求
1.用于裝置(1)和至少一個(gè)外圍設(shè)備(2)之間信息傳輸?shù)目偩€系統(tǒng)，其中，各通過高或低比特狀態(tài)序列傳輸信息，由裝置(1)可將高緊迫性信息和低緊迫性信息發(fā)送給至少一個(gè)外圍設(shè)備(2)，其特征是，在高和低比特狀態(tài)之間，高緊迫性信息具有高于低緊迫性信息的振幅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的總線系統(tǒng)，其特征是，高緊迫性信息時(shí)高和低比特狀態(tài)的時(shí)間長度小于低緊迫性信息時(shí)高和低比特狀態(tài)的時(shí)間長度。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的總線系統(tǒng)，其特征是，設(shè)置了兩個(gè)總線線路(3,4)，通過總線線路傳輸信息，外設(shè)裝置具有一個(gè)與總線線路(3,4)相連的供電裝置(23)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的總線系統(tǒng)，其特征是，構(gòu)造了用于起動安全氣袋的外圍設(shè)備，低緊迫性信息被構(gòu)造為關(guān)于安全氣袋運(yùn)行準(zhǔn)備情況的診斷要求，高緊迫性信息被作為用于安全氣袋的起動指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的總線系統(tǒng)，其特征是，多個(gè)外圍設(shè)備(2)與總線線路(3,4)相連，診斷要求包括外圍設(shè)備(2)的地址，有地址的外圍設(shè)備發(fā)送給控制裝置回復(fù)信號，用這一信號可識別出外圍設(shè)備(2)的準(zhǔn)備工作情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的總線系統(tǒng)，其特征是，回復(fù)信號由總線線路的短路組成。
7.用于總線系統(tǒng)的外圍設(shè)備，其特征是，具有用于接收信號的裝置，設(shè)置了用于識別接收到信號的電路配置，這些信號超過規(guī)定振幅的信號，這樣，可分離開高振幅和低振幅的信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的外圍設(shè)備，其特征是，分配給外圍設(shè)備地址，為可接收的信息配備目標(biāo)地址，在外圍設(shè)備中設(shè)置將目標(biāo)地址與外圍設(shè)備的地址進(jìn)行比較的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的外圍設(shè)備，其特征是，通過高振幅信息的接收中斷低振幅信息的處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求7到9之一的外圍設(shè)備，其特征是，低振幅信號是低緊迫性信號，尤其是診斷要求，設(shè)置了回復(fù)信息發(fā)送的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的外圍設(shè)備，其特征是，通過總線系統(tǒng)的兩條總線線路的短路可用信號表示回復(fù)信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-11之一的外圍設(shè)備，其特征是，電力供應(yīng)通過總線系統(tǒng)進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求7-12之一的外圍設(shè)備，其特征是，外圍設(shè)備構(gòu)成了安全氣袋和/或安全帶系統(tǒng)的起動裝置。
14.用于將信息發(fā)送給至少一個(gè)外圍設(shè)備(2)的裝置(1)，其特征是，高緊迫性信息可用更高振幅發(fā)送而低緊迫性信息可用低振幅發(fā)送。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置(1)，其特征是，高緊迫性信息由較短時(shí)間的比特組成，低緊迫性信息由較長時(shí)間的比特組成。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或14之一的裝置(1)，其特征是，高緊迫性信息可在低緊迫性信息結(jié)束發(fā)送和/或結(jié)束由外圍設(shè)備(2)的信息接收之前被發(fā)送出。
17.根據(jù)權(quán)利要求15-16之一的裝置(1)，其特征是，可發(fā)送的低緊迫性信息被構(gòu)造為關(guān)于外圍設(shè)備(2)的工作準(zhǔn)備狀態(tài)的診斷要求，可發(fā)送的高緊迫性信息對于至少一個(gè)確定的外圍設(shè)備(2)來說構(gòu)成起動指令。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17之一的裝置(1)，其特征是，有用于接收外圍設(shè)備(2)的信息的裝置。
全文摘要
推薦了一種用于在控制裝置1和至少一個(gè)外圍設(shè)備2之間傳輸信息的總線系統(tǒng)。其中,信息每次通過高或低比特狀態(tài)的序列傳輸。此外,控制裝置1可以發(fā)送高緊迫性信息和低緊迫性信息給外圍設(shè)備2。在高和低比特狀態(tài)之間,高緊迫性信息有大于低緊迫性信息的振幅。
文檔編號B60R16/03GK1217114SQ97194135
公開日1999年5月19日 申請日期1997年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月24日
發(fā)明者約阿希姆·鮑爾 申請人:羅伯特·博施有限公司