АБОНЕНТСКАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ ШИННОЙ СИСТЕМЫ И СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ К ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОМЕХАМ ДЛЯ АБОНЕНТСКОЙ СТАНЦИИ Российский патент 2019 года по МПК H04L12/413 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к абонентской станции для шинной системы и к способу повышения устойчивости к электромагнитным помехам (ЭМП), т.е. к помехам в области электромагнитной совместимости (ЭМС), для абонентской станции с целью выполнения требований шинной системы к симметрированию сигналов.

Уровень техники

Шинные системы CAN (сокр. от англ. "Controller Area Network" - локальная сеть контроллеров, или местная контроллерная сеть) применяются, например, в транспортных средствах, при объединении в сеть устройств для обеспечения их взаимодействия и в силу своей параллельной топологии очень хорошо подходят для многих других коммуникационных приложений. В шинной системе CAN передача сообщений осуществляется по протоколу CAN, описанному в спецификации CAN, приведенной в стандарте ISO 11898.

В настоящее время все чаще возникает необходимость в использовании шинных систем CAN, работающих с более высокой тактовой частотой, а значит обеспечивающих скорость передачи данных, более высокую по сравнению с возможной по базовому протоколу CAN, например, таких шин, как CAN-HS, CAN-FD и т.д. В высокоскоростной шинной системе CAN-HS (HS - англ. сокр. от "High Speed") возможна передача данных со скоростью до 500 кбит в секунду (500 кбит/с). В шинной системе CAN-FD с гибкой скоростью передачи данных (FD - англ. сокр. от "Flexible Data Rate") возможны скорости передачи данных, превышающие 1 Мбит в секунду (1 Мбит/с), 2 Мбит/с, 4 Мбит/с, а в некоторых случаях - и еще более высокие скорости передачи данных. В шинной системе CAN-FD передача сообщений осуществляется согласно спецификации протокола CAN с гибкой скоростью передачи данных "CAN with Flexible Data Rate, Specification Version 1.0" (источник: http://www.semiconductors.bosch.de).

Хотя внедрение систем CAN-HS и CAN-FD делает возможным перевод существующих блоков управления и платформ автомобилей на более высокие скорости передачи данных, существует проблема, когда один приемопередатчик CAN должен работать как в обычном режиме CAN-HS, так и в режиме CAN-FD.

А именно, в настоящее время все параметры приемопередатчика CAN устанавливаются фиксированными. Приемопередатчик CAN также называют трансивером или приемопередающим устройством. При этом выбранные конфигурация или конструктивное исполнение приемопередатчика CAN должны удовлетворять всем согласованным требованиям. К таким требованиям, независимо от выдерживания функциональных параметров, относится, например, выполнение требований в отношении:

- помехоэмиссии,

- прямой инжекции (радиочастотной) мощности (DPI - сокр. от англ. Direct Power Injection), представляющей себе метод измерения устойчивости к электромагнитным помехам и также называемой прямой радиочастотной подпиткой, и

- электростатического разряда (ЭСР).

В шинных системах CAN сигнал на шине включает в себя два сигнала CAN_H и CAN_L, которые в идеальном случае распространяются противофазно, вследствие чего электрические и магнитные поля в обеих сигнальных линиях взаимно гасятся. При проведении испытания для проверки на предмет удовлетворения требованиям в отношении прямой инжекции мощности, т.е. так называемого испытания по методу DPI, передаваемый по шине CAN сигнал может сдвигаться во времени лишь на 200 нс.

Раскрытие сущности изобретения

Исходя из вышеизложенного, в основу изобретения была положена задача создания абонентской станции для шинной системы и способа, которые позволили бы решить указанные выше проблемы. В частности, требуется предложить абонентскую станцию для шинной системы и способ, которые обеспечили бы высокую помехоустойчивость передаваемого сигнала и, в частности, максимум сдвиг двух противофазных сигналов на шине, находящийся в заданных пределах для испытания по методу DPI.

Эта задача решается в абонентской станции для шинной системы по пункту 1 формулы изобретения. Абонентская станция содержит передающее устройство для передачи посредством шинной системы сообщения другой абонентской станции шинной системы при по меньшей мере временном обеспечении исключительного бесколлизионного доступа абонентской станции к шине шинной системы и переключающее устройство для отключения функции ограничения тока, имеющейся в передающем устройстве, при регистрации в сообщении, посланном передающим устройством, высокочастотной составляющей сигнала и выполнении в отношении передающего устройства метода измерения устойчивости к электромагнитным помехам.

Предлагаемая в изобретении абонентская станция может эксплуатироваться как в обычном режиме CAN-HS, так и в режиме CAN-FD, даже если все параметры приемопередатчика CAN абонентской станции установлены фиксированными. Предотвращается смещение средних значений напряжений на линиях CAN_L и CAN_H, а соответственно и нарушение связи, что позволяет выдерживать требования, предъявляемые к абонентской станции, в частности при испытании по методу DPI.

Кроме того, предлагаемая в изобретении абонентская станция обеспечивает очень хороший контроль тока в линиях CAN_H и CAN_L шинной системы в статическом (установившемся) состоянии и во время прохождения фронтов переключения при переходе из доминантного состояния в рецессивное и наоборот.

Таким образом, предлагаемая в изобретении абонентская станция обладает высокой устойчивостью к вводимым посредством излучения помехам, что подтверждается испытаниями прямой инжекцией мощности (DPI) и инжекцией объемного тока в кабельный жгут (BCI - сокр. от англ. Bulk Current Injection).

Еще одно преимущество предлагаемой в изобретении абонентской станции состоит в том, что она обеспечивает возможность работы без синфазного дросселя.

Предпочтительные варианты выполнения предлагаемой абонентской станции указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Например, переключающее устройство может содержать первый транзистор, включенный параллельно выходному токовому зеркалу для сигнала CAN_L шинной системы и не имеющий функции ограничения тока, и второй транзистор, включенный параллельно выходному токовому зеркалу для сигнала CAN_H шинной системы и не имеющий функции ограничения тока.

Переключающее устройство может быть выполнено таким образом, чтобы после прохождения фронта переключения сигналов CAN_L, CAN_H с рецессивного уровня на доминантный включать первый и второй транзисторы, а перед началом фронта переключения сигналов CAN_L, CAN_H с доминантного уровня на рецессивный - выключать их, или переключающее устройство может быть выполнено таким образом, чтобы при прохождении фронта переключения сигналов CAN_L, CAN_H с рецессивного уровня на доминантный включать первый и второй транзисторы, а при прохождении фронта переключения сигналов CAN_L, CAN_H с доминантного уровня на рецессивный - выключать их.

Также для отключения функции ограничения тока, имеющейся в передающем устройстве, переключающее устройство может быть выполнено таким образом, что длительность фронта сигналов CAN_L, CAN_H не изменяется.

Передающее устройство может иметь схему управления фронтами сигналов, предназначенную для симметрирования фронтов переключения в шинной системе и содержащую элемент для формирования сигнала заданного напряжения на шине шинной системы и токовое зеркало для передачи сформированного сигнала заданного напряжения на шину, причем элемент для формирования сигнала заданного напряжения содержит конденсатор Миллера, подключенный на одной стороне к р-канальному МОП-транзистору, а на другой стороне - к резистору, и/или элемент для формирования сигнала заданного напряжения содержит два источника тока, подключенных к р-канальному МОП-транзистору.

Схема управления фронтами сигналов может содержать два источника тока, конденсатор Миллера, р-канальный МОП-транзистор и резистор, причем два источника тока и конденсатор Миллера подключены к затвору р-канального МОП-транзистора.

Токовое зеркало может быть соединено с шиной через высоковольтные МОП-транзисторы.

Кроме того, передающее устройство может содержать диод защиты от переполюсовки, обеспечивающий защиту схемы от потенциала доминантного уровня в шинной системе, и диод защиты от переполюсовки, обеспечивающий защиту от сигнала CAN-L.

Описанная выше абонентская станция может входить в состав шинной системы, содержащей шину и по меньшей мере две абонентские станции, соединенные друг с другом шиной с возможностью обмена данными между собой, причем по меньшей мере одна из по меньшей мере двух абонентских станций представляет собой описанную выше абонентскую станцию.

Поставленная задача также решается в способе повышения устойчивости к электромагнитным помехам для абонентской станции, охарактеризованном в пункте 10 формулы изобретения. При осуществлении способа передающее устройство посредством шинной системы, т.е. по шине, передает сообщение другой абонентской станции шинной системы при по меньшей мере временном обеспечении исключительного бесколлизионного доступа абонентской станции к шине шинной системы, и при регистрации в сообщении, посланном передающим устройством, высокочастотной составляющей сигнала и выполнении в отношении передающего устройства метода измерения устойчивости к электромагнитным помехам, переключающее устройство отключает функцию ограничения тока, имеющуюся в передающем устройстве.

Предлагаемый в изобретении способ обеспечивает те же преимущества, что были названы выше применительно к абонентской станции.

Другие возможные формы реализации изобретения также включают в себя не описанные в явном виде комбинации признаков или форм осуществления изобретения, описанных выше или описываемых ниже на примерах осуществления изобретения. При этом специалист также сможет включить отдельные аспекты в качестве улучшений или дополнений в соответствующую базовую форму осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение подробнее описывается на примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг. 1 - упрощенная блок-схема шинной системы согласно первому примеру осуществления изобретения;

на фиг. 2 - форма кривой изменения во времени заданного напряжения при прохождении сигнала по шине в шинной системе согласно первому примеру осуществления изобретения;

на фиг. 3 - электрическая схема соединений устройства симметрирования сигналов абонентской станции в шинной системе согласно первому примеру осуществления изобретения.

Если не указано иное, одинаковым или имеющим схожие функции элементам на чертежах присвоены одинаковые ссылочные обозначения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показана шинная система 1, которая, например, может представлять собой шинную систему CAN, шинную систему с гибкой скоростью передачи данных CAN-FD (сокр. от англ. "Flexible Data Rate") и т.д. Шинная система 1 может применяться в транспортном средстве, в частности в автомобиле, летательном аппарате и т.д., или на таких объектах, как медицинское учреждение и т.д.

На фиг. 1 видно, что шинная система 1 содержит множество абонентских станций 10, 20, 30, каждая из которых подключена к шине 40, имеющей первый провод 41 и второй провод 42. Провода 41, 42 шины также могут обозначаться как CAN_H и CAN_L и служат для ввода сигнала доминантного уровня в режиме передачи. По шине 40 может осуществляться передача между отдельными абонентскими станциями 10, 20, 30 сообщений 45, 46, 47 в форме сигналов. Абонентские станции 10, 20, 30 могут представлять собой, например, блоки управления или индикаторы автомобиля.

Как показано на фиг. 1, каждая из абонентских станций 10, 30 содержит управляющее связью устройство 11, передающее устройство 12, приемное устройство 13 и регистрирующее устройство 14. В отличие от станций 10, 30, абонентская станция 20 содержит управляющее связью устройство 11, регистрирующее устройство 14 и приемопередающее устройство 15. Каждое из передающих устройств 12 и приемных устройств 13 абонентских станций 10, 30, а также приемопередающее устройство 15 абонентской станции 20 непосредственно подключено к шине 40, хотя это на фиг. 1 и не показано.

Управляющее связью устройство 11 служит для управления осуществляемым по шине 40 взаимодействием соответствующей абонентской станции 10, 20, 30 с другой из подключенных к шине 40 абонентских станций 10, 20, 30. Передающее устройство 12 служит для посылки сообщений 45, 47 в виде сигналов, причем кондуктивная помехоэмиссия в шинной системе 1 уменьшается так, чтобы выполнить требования, предъявляемые шинной системой 1 к симметрированию сигналов, как это подробнее поясняется ниже. Регистрирующее устройство 14 служит для регистрации (обнаружения) очень схематично представленной высокочастотной (ВЧ-) составляющей 5 в сигналах сообщений 45, 46, 47, которые являются низкочастотными. Управляющее связью устройство 11 может быть выполнено подобным обычному (коммуникационному) контроллеру CAN. Функция приема у приемного устройства 13 может быть реализована как у обычного приемопередатчика (трансивера) CAN. Приемопередающее устройство 15 может быть выполнено подобным обычному приемопередатчику CAN.

На фиг. 2 показана кривая изменения во времени t сигнала напряжения U, генерируемого передающим устройством 12, подробнее представленным на фиг. 3, и имеющего фронты 51, 52 переключения. Фронт 51 переключения соответствует переходу сигнала из доминантного состояния 53 в рецессивное состояние 54. Фронт 52 переключения соответствует переходу сигнала из рецессивного состояния 54 в доминантное состояние 53. Показанный сигнал напряжения имеет фронты 51, 52 переключения, как и сигнал заданного напряжения, генерируемый передающим устройством 12.

Таким образом, согласно фиг. 2 при передаче сообщений 45, 46, 47 (фиг. 1) в виде сигналов на шине 40 (фиг. 1) в зависимости от передаваемых данных происходят переключения между высоким и низким сигнальными состояниями или наоборот, причем высокое сигнальное состояние также называется доминантным состоянием, а низкое сигнальное состояние также называется рецессивным состоянием.

Как видно на фиг. 2, шина CAN представляет собой дифференциальную шинную систему с двумя противофазными сигналами CAN_H и CAN_L, к которым предъявляются высокие требования в отношении симметрирования сигналов. При этом действует правило: чем лучше симметрирование сигналов, тем меньше излучение помех и нарушения в работе абонентской станции, такой как автомобильный радиоприемник. Поэтому противофазные сигналы CAN_H и CAN_L регулируют так, чтобы их среднее значение как можно меньше отклонялось от среднего значения напряжения VCC5/2=2,5 В.

При проведении испытания DPI (прямая инжекция мощности) выполняется метод измерения устойчивости к электромагнитным помехам (ЭМП). Если сигналы CAN_L и CAN_H сдвинуты более чем на 200 нс, результатом испытания DPI является наличие ошибки. Эту ошибку нельзя устранить за счет большей крутизны фронтов сигналов CAN_L и CAN_H, т.е. за счет более быстрого прохождения фронта переключения с рецессивного уровня сигналов CAN_L и CAN_H на доминантный или наоборот. Поэтому в данном примере осуществления изобретения передающее устройство 12 выполнено, как показано на фиг. 3.

Согласно фиг. 3 передающее устройство 12 содержит схему 120 управления фронтами сигналов, образованную посредством эквивалента конденсатора 121 Миллера и источников 122 тока, почти безынерционное токовое зеркало 130, выходное токовое зеркало CAN_H 140 и выходное токовое зеркало CAN_L 145.

Помимо конденсатора 121 Миллера и источников 122 тока, схема 120 управления фронтами сигналов также содержит коммутирующие элементы 123 и р-канальный МОП-транзистор 124. К затвору р-канального МОП-транзистора 124 подключен конденсатор 121 Миллера. Кроме того, через коммутирующие элементы 123 к затвору р-канального МОП-транзистора 124 подключены источники 122 тока. На другой своей стороне конденсатор 121 Миллера соединен со стоком р-канального МОП-транзистора 124. Резистор 125 преобразует линейно изменяющееся напряжение, получаемое на стоке р-канального МОП-транзистора 124, в токовый сигнал, подаваемый на вход токового зеркала 131. При этом резистор 125 задает максимальный ток короткого замыкания в проводах 41 (CAN_H) и 42 (CAN_L) шины.

Дополнительно к источнику 131 стабилизированных токов на основе n-канального МОП-транзистора, токовое зеркало 130 также содержит высоковольтный n-канальный МОП-каскод 132 и токовое зеркало 133 с низким выходным напряжением на основе р-канального МОП-транзистора. Высоковольтный n-канальный МОП-каскод 132 соединен с выходным токовым зеркалом 140. Токовое зеркало 133 на основе р-канального МОП-транзистора соединено с выходным токовым зеркалом 145. Выходное токовое зеркало CAN_H 140 представляет собой токовое зеркало с низким выходным напряжением на основе р-канального МОП-транзистора, предназначенное для генерирования выходного тока в линии CAN_H. Выходное токовое зеркало CAN_L 145 представляет собой токовое зеркало с низким выходным напряжением на основе n-канального МОП-транзистора, предназначенное для генерирования выходного тока в линии CAN_L.

К выходному токовому зеркалу CAN_H 140 подключен высоковольтный р-канальный МОП-каскод 141. Высоковольтный р-канальный МОП-каскод 141 необходим на случай возникновения ошибки "Короткое замыкание CAN_H на минус 27 В". Кроме того, к выходному токовому зеркалу CAN_H 140 подключен диод 142 защиты от переполюсовки, обеспечивающий защиту схемы от положительного перенапряжения на линии CAN_H. К высоковольтному р-канальному МОП-каскоду 141 прикладывается отрицательный потенциал ϕ_{ch_n} относительно положительного напряжения питания за диодом 142 защиты от переполюсовки.

К выходному токовому зеркалу CAN_L 145 подключен высоковольтный n-канальный МОП-каскод 146. Высоковольтный n-канальный МОП-каскод 146 необходим на случай возникновения ошибки "Короткое замыкание CAN_L на 40 В". Кроме того, к выходному токовому зеркалу CAN_L 145 подключен диод 147 защиты от переполюсовки. Диод 147 защиты от переполюсовки необходим на случай возникновения ошибки "Короткое замыкание CAN_L на минус 27 В". К высоковольтному n-канальному МОП-каскоду 146 прикладывается положительный потенциал ϕ_{ch_p} относительно массы.

Между высоковольтным р-канальным МОП-каскодом 141 и диодом 147 защиты от переполюсовки включена шина 40 с проводами 41, 42, замкнутыми на резистор 143. Таким образом, резистор 143 имеет сопротивление, равное волновому сопротивлению шины 40, что исключает отражение сигналов на шине 40. При этом провод 41 шины служит для передачи сигналов CAN_H, а провод 42 - для передачи сигналов CAN_L.

Описанная выше схема сильно упрощена в отношении резистора 143. В действительности на каждом конце проводов 41, 42 шины предусмотрено по два оконечных резистора, включенных последовательно и имеющих сопротивление 60 Ом. Соответствующая средняя точка установлена на 2,5 В.

В показанном на фиг. 3 передающем устройстве 12 сигнал заданного напряжения на шине 40 генерируется внутренними средствами с помощью элемента-реплики, включающего в себя конденсатор 121 Миллера, источники 122 тока, р-канальный МОП-транзистор 124 и резистор 125, и затем через токовые зеркала 140, 145 передается на шину 40. Управление фронтами сигналов обеспечивается с помощью конденсатора 121 Миллера, источников 122 тока, р-канального МОП-транзистора 124 и резистора 125. Токовые зеркала 133, 140, 145 образованы топологически идентично включенными низковольтными МОП-транзисторами, что позволяет получать одинаковые задержки сигналов и одинаковые режимы насыщения в ветвях CAN_H и CAN_L показанной на фиг. 3 схемы.

Таким образом, посредством схемы 120 управления фронтами сигналов осуществляется способ уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе 1. При этом для симметрирования фронтов переключения в шинной системе 1 схема 120 управления фронтами сигналов генерирует, посредством элемента для генерирования заданного напряжения, сигнал заданного напряжения на шине 40 и передает этот сигнал на шину 40 через токовое зеркало 130.

Требуемая прочность на пробой достигается с помощью каскодных ступеней, образованных высоковольтными МОП-транзисторами, а именно каскодами 132, 141, 146.

Как показано на фиг. 3, схема 120 управления фронтами сигналов практически отделена от шины 40, представленной проводами 41, 42 и резистором 143. Это преимущество обеспечивается транзисторами, включенными по каскодной схеме, а именно каскодами 132, 141, 146. Тем самым обеспечивается защита чувствительных блоков от вводимых посредством излучения помех, таких как прямая инжекция мощности (DPI) и инжекция объемного тока (BCI) и т.д. Известные эффекты выпрямления и накопления остались в прошлом.

Таким образом, благодаря схеме 120 управления фронтами сигналов во время происходящих на шине 40 переключений уровней сигнала, т.е. переходов из рецессивного состояния в доминантное или наоборот, в линиях CAN_H и CAN_L текут одинаковые токи. Тем самым реализуются идеальные или почти идеальные процессы переключения при одинаковом внутреннем сопротивлении линий CAN_H (провод 41 шины) и CAN_L (провод 42 шины). При этом источники 122 тока и конденсатор 121 Миллера настроены посредством р-канального МОП-транзистора 124 и резистора 125 на процесс переключения в комбинации с шиной 40 таким образом, что возникают лишь незначительные синфазные помехи.

Кроме того, на фиг. 3 параллельно выходному токовому зеркалу CAN_H 140 включен выходной, или первый, транзистор 1400. Параллельно выходному токовому зеркалу CAN_L 145 включен выходной, или второй, транзистор 1450. Первый и второй транзисторы 1400, 1450 не имеют функции ограничения тока, причем на практике максимальные токи первого и второго транзисторов 1400, 1450 кратны значениям из спецификации "(OEM) Hardware Requirements for LIN, CAN and FlexRay Interfaces in Automotive Applications" (Требования к аппаратному обеспечению (поставщиков оригинального оборудования) для интерфейсов LIN, CAN и FlexRay в автомобильных приложениях), версия 1.3 от 04.05.2012. В этой спецификации, изданной немецкими автомобилестроителями "Ауди", "БМВ", "Даймлер", "Порше", "Фольксваген" и доступной для приобретения у них, указаны требования к аппаратному обеспечению для поставщиков оригинального оборудования интерфейсов LIN, CAN и FlexRay в автомобильных приложениях. Первый и второй транзисторы 1400, 1450 для выполнения требований испытания по методу DPI приводятся в действие представленной упрощенно управляющей схемой 150 с несколькими транзисторами, как это описывается ниже. Транзисторы управляющей схемы 150 представляют собой выключатели без ограничения тока. Транзисторы 1400, 1450 и управляющая схема 150 образуют переключающее устройство для переключения функции ограничения тока токовых зеркал CAN_H 140 и CAN_L 145.

В шине CAN крутизна, или длительность, фронтов сигналов CAN_L и CAN_H имеет значение, не превышающее примерно 100 нс. Проникновение высокочастотных помех остается небольшим, поскольку благодаря противофазным сигналам CAN_L и CAN_H речь идет о симметричной системе. Однако, если во время испытания DPI показанное на фиг. 1 регистрирующее устройство 14 абонентских станций 10, 30 обнаружит излучение высокочастотных помех, выполняются следующие действия.

Окно допусков для передаваемых импульсов сигналов CAN_L и CAN_H составляет 200 нс и таким образом вдвое превышает длительность фронта сигналов CAN_L и CAN_H. Это используется для замыкания выключателей, реализованных посредством транзисторов 1400, 1450 (фиг. 2), в конце заданного фронта сигналов CAN_L и CAN_H и для размыкания выключателей, реализованных посредством выходных транзисторов 1400, 1450, перед заданным фронтом сигналов CAN_L и CAN_H.

Таким образом, посредством первого и второго транзисторов 1400, 1450 и управляющей схемы 150 исключается ситуация, когда в передающем устройстве 12 во время испытания по методу DPI через паразитный диод каскодов 141, 146 в отрицательном направлении течет больший ток, чем ограничение тока допускает в положительном направлении. Это достигается тем, что в передающем устройстве 12 реализованное каскодами 141, 146 ограничение тока в положительном направлении во время испытания по методу DPI отключается, благодаря чему сдвига средних значений напряжений на линиях CAN_L и CAN_H не происходит, а значит, не происходит и нарушения связи.

Таким образом, в рассматриваемом примере осуществления изобретения после прохождения фронта переключения сигнала CAN, т.е. CAN_L или CAN_H, с рецессивного уровня на доминантный, транзисторы 1400, 1450 включаются. Перед началом фронта переключения сигнала CAN, т.е. CAN_L или CAN_H, с доминантного уровня на рецессивный, транзисторы 1400, 1450 выключаются.

При таком переключении транзисторов 1400, 1450 получают систему, невосприимчивую к вводимым помехам, без изменения крутизны, или длительности, фронтов сигналов CAN_L и CAN_H.

В одной модификации рассматриваемого примера осуществления изобретения во время испытания по методу DPI и при регистрации показанным на фиг. 1 регистрирующим устройством 14 высокочастотного мешающего излучения первый и второй транзисторы 1400, 1450 переключаются следующим образом. При прохождении фронта переключения сигнала CAN с рецессивного уровня на доминантный транзисторы 1400, 1450 включаются, а при прохождении фронта переключения сигнала CAN с доминантного уровня на рецессивный уровень - выключаются. В частности, транзисторы 1400, 1450 переключаются одновременно с заданным фронтом сигналов CAN_L и CAN_H. Такое переключение также дает систему, невосприимчивую к вводимым помехам. Однако в рассмотренной модификации крутизна, или длительность, фронтов сигналов CAN_L и CAN_H изменяется; в частности, крутизна фронтов увеличивается, а их длительность сокращается.

Во втором примере осуществления изобретения выполняется симметрирование доминантного состояния шины, соответствующего доминантному состоянию 53. Точнее говоря, производится согласование отношения токов, текущих в направлении выходного токового зеркала CAN_H 140 и выходного токового зеркала CAN_L 145. Это позволяет избежать погрешностей по току, которые могут возникать в различных путях прохождения сигналов вследствие неправильного согласования (подбора) схемных элементов. Источник 131 стабилизированных токов на основе n-канального МОП-транзистора предпочтительно выполняют в виде настраиваемого элемента. В остальном исполнение шинной системы 1 соответствует первому примеру осуществления изобретения.

Все описанные выше варианты выполнения шинной системы 1, абонентских станций 10, 30, передающего устройства 12 и варианты осуществления способа могут применяться по отдельности или в любых возможных комбинациях. В частности, возможна любая комбинация признаков рассмотренных примеров осуществления изобретения. Дополнительно возможны их модификации, в частности, рассматриваемые ниже.

Шинная система 1 согласно приведенным примерам осуществления изобретения представляет собой, в частности, сеть CAN, сеть CAN-FD или сеть FlexRay.

Число и расположение абонентских станций 10, 20, 30 в шинной системе 1 являются произвольными. В частности, в состав шинной системы 1, соответствующей примерам осуществления изобретения, также могут входить только абонентские станции 10, только абонентские станции 30 или только абонентские станции 10, 30.

Абонентские станции 10, 30 обеспечивают, особенно в случае протокола CAN-FD, возможность повышения качества передачи до уровня обычного обмена данными по протоколу CAN при использовании заметно более высокой скорости передачи.

Регистрирующее устройство 14 для регистрации высокочастотной составляющей сигнала 5 в сообщении 45, 47, посланном передающим устройством 12, также может быть расположено вне одной из абонентских станций 10, 20, 30 или вне всех абонентских станций.

Функциональность рассмотренных выше примеров осуществления изобретения также может быть реализована в приемопередатчике (трансивере), т.е. в приемопередающем устройстве 13, в управляющем связью устройстве 11 и т.д. В качестве дополнения или альтернативы передающее устройство 12 может быть интегрировано в существующее оборудование.

Изобретение относится к шинным системам абонентских станций. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств. Абонентская станция содержит: передающее устройство для передачи посредством шинной системы сообщения другой абонентской станции при временном обеспечении исключительного бесколлизионного доступа абонентской станции шинной системы и переключающее устройство для отключения функции ограничения тока, при регистрации в сообщении, посланном передающим устройством, высокочастотной составляющей сигнала и выполнении в отношении передающего устройства метода измерения устойчивости к электромагнитным помехам. Способ описывает работу абонентской станции. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Абонентская станция (10; 30) для шинной системы (1), содержащая:

- передающее устройство (12) для передачи посредством шинной системы (1) сообщения (45, 47) другой абонентской станции (20, 30; 10, 20) шинной системы (1) при по меньшей мере временном обеспечении исключительного бесколлизионного доступа абонентской станции (10, 20, 30) к шине (40) шинной системы (1); и

- переключающее устройство (150, 1400, 1450) для отключения функции ограничения тока, имеющейся в передающем устройстве (12), при регистрации в сообщении, посланном передающим устройством (12), высокочастотной составляющей сигнала и выполнении в отношении передающего устройства (12) метода измерения устойчивости к электромагнитным помехам.

2. Абонентская станция (10; 30) по п. 1, в которой переключающее устройство содержит:

- первый транзистор (1400), включенный параллельно выходному токовому зеркалу (140) для сигнала CAN_L шинной системы (1) и не имеющий функции ограничения тока, и

- второй транзистор (1450), включенный параллельно выходному токовому зеркалу (145) для сигнала CAN_H шинной системы (1) и не имеющий функции ограничения тока.

3. Абонентская станция (10; 30) по п. 2, в которой переключающее устройство (150, 1400, 1450) выполнено таким образом, чтобы после прохождения фронта переключения сигналов CAN_L, CAN_H с рецессивного уровня на доминантный включать первый и второй транзисторы (1400, 1450), а перед началом фронта переключения сигналов CAN_L, CAN_H с доминантного уровня на рецессивный выключать их, или переключающее устройство (150, 1400, 1450) выполнено таким образом, чтобы при прохождении фронта переключения сигналов CAN_L, CAN_H с рецессивного уровня на доминантный включать первый и второй транзисторы (1400, 1450), а при прохождении фронта переключения сигналов CAN_L, CAN_H с доминантного уровня на рецессивный выключать их.

4. Абонентская станция (10; 30) по п. 1 или 2, в которой переключающее устройство (150, 1400, 1450) для отключения функции ограничения тока, имеющейся в передающем устройстве (12), выполнено таким образом, что длительность фронта сигналов CAN_L, CAN_H не изменяется.

5. Абонентская станция (10; 30) по одному из предыдущих пунктов, в которой передающее устройство (12) имеет схему (120) управления фронтами сигналов, предназначенную для симметрирования фронтов переключения в шинной системе (1) и содержащую элемент (121, 122, 124, 125) для формирования сигнала заданного напряжения на шине (40) шинной системы (1) и токовое зеркало (130) для передачи сформированного сигнала заданного напряжения на шину (40), причем элемент (121, 122, 124, 125) для формирования сигнала заданного напряжения содержит конденсатор (121) Миллера, подключенный на одной стороне к р-канальному МОП-транзистору (124), а на другой стороне - к резистору (125), и/или элемент (121, 122, 124, 125) для формирования сигнала заданного напряжения содержит два источника (122) тока, подключенных к р-канальному МОП-транзистору (124).

6. Абонентская станция (10; 30) по одному из предыдущих пунктов, в которой схема (120) управления фронтами сигналов содержит два источника (122) тока, конденсатор (121) Миллера, р-канальный МОП-транзистор (124) и резистор (125), причем два источника (122) тока и конденсатор (121) Миллера подключены к затвору р-канального МОП-транзистора (124).

7. Абонентская станция (10; 30) по п. 5, в которой токовое зеркало (130) соединено с шиной (40) через высоковольтные МОП-транзисторы (141, 146).

8. Абонентская станция (10; 30) по одному из предыдущих пунктов, в которой передающее устройство (12) также содержит диод (142) защиты от переполюсовки, обеспечивающий защиту схемы от потенциала доминантного уровня в шинной системе (1), и диод (147) защиты от переполюсовки, обеспечивающий защиту от сигнала CAN-L.

9. Шинная система (1), содержащая шину (40) и по меньшей мере две абонентские станции (10, 20, 30), соединенные друг с другом шиной (40) с возможностью обмена данными между собой, причем по меньшей мере одна из по меньшей мере двух абонентских станций (10, 20, 30) представляет собой абонентскую станцию (10; 30) по одному из предыдущих пунктов.

10. Способ повышения устойчивости к электромагнитным помехам для абонентской станции (10, 30) шинной системы (1), содержащей передающее устройство (12), которое посредством шинной системы (1) передает сообщение (45, 47) другой абонентской станции (20, 30; 10, 20) шинной системы (1) при по меньшей мере временном обеспечении исключительного бесколлизионного доступа абонентской станции (10, 20, 30) к шине (40) шинной системы (1), характеризующийся тем, что при регистрации в сообщении, посланном передающим устройством (12), высокочастотной составляющей сигнала и выполнении в отношении передающего устройства (12) метода измерения устойчивости к электромагнитным помехам посредством переключающего устройства (150, 1400, 1450) отключают функцию ограничения тока, имеющуюся в передающем устройстве (12).