具有可配置线路终端的电子控制单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有可配置线路终端的电子控制单元(ECUAUTO)，其用于具有至少两条信号传输线(LH、LL)的数字通信网络，所述电子控制单元包括主要由能够使信号传输线互相连接的终端等效阻抗来定义的线路终端(RTA、RTB、CT)，线路终端切换装置(μC、SWH、SWL、BL2)用于激活线路终端，其特征在于，所述电子控制单元还包括用于确定通信网络上的其它线路终端的存在和用于自适应的装置(μC、Vref1、VREF2、SWPOL_H、SWPOL_L)，以根据通信网络上是否存在其它线路终端来控制线路终端的激活。
【专利说明】具有可配置线路终端的电子控制单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有线路终端的电子控制单元，以及包括这种电子控制单元的数字通信网络，使得电气设备或电气设备的子组件能够相互通信，且具有较少数量的电线。这种通信网络被用于例如机动车、工业厂房、铁路、军事或消费电子产品领域的应用中。
【背景技术】
[0002]某些数字通信网络包括被用于保证网络的阻抗匹配和遵守网络拓扑结构的规定的线路终端。例如，通信网络CAN HS包括通常位于最远网络节点上的两个线路终端。图1示出了这种网络的拓扑结构的示例。总线10互联多个电子控制单元ECU_A、ECU_B、ECU_C和ECU_D，其中的两个控制单元(ECU_A、ECU_B)被装配有线路终端T，前提是所述总线可以包括I条或多条导线。
[0003]图2示出了在总线有2条导线的非限制性示例中的具有线路终端的电子控制单元20 (ECU)。这种单元包括诸如微控制器之类的计算器22 ( μ C)，以及由被连接在形成总线10的信号传输线CAN_H和CAN_L之间的终端电路RTA、RTB和CT定义的线路终端24。各个终端还可例如被整合到车辆网络上存在的控制单元中。
[0004]图3示出了在车辆30上的第一应用示例，包括具有三个电子控制单元34、36和38的通信网络32，电子控制单元例如为多功能发动机计算器(CMM)、可编程电稳定器(ESP)和智能辅助设备箱(BSI)。在该第一配置中，由CMM单元和BSI单元形成的两个端口被装配有线路终端T。
[0005]图4示出了在车辆40上的第二应用示例，包括具有四个电子控制单元44、46、48和49的通信网络42。除了在图3上存在的三个单元CMM、ESP和BSI之外该网络还包括为电气驻车制动(FSE)的第四单元，其通常配置在车辆的后端。在该情况下，在图3示例中的BSI单元中整合的线路终端T可有利地移至FSE单元中。
[0006]为了管理具有线路终端的单元的位置的多样化，通常使用两种解决方法。第一解决方法包括通过创建具有和不具有线路终端的两种变化形式来管理BSI单元上的多样化。该第一解决方法呈现的缺点为:相对于与其它因素相关联的事先存在的多样化，使BSI单元的多样化增加一倍，造成在对多样化、线路布置板和备用零件的参考数量进行管理中的额外成本。
[0007]图5中示出的第二解决方法包括通过使用具有网络可配置线路终端的电子控制单元50来管理多样化，即通过将线路终端54的部件整合到BSI单元且将该部件设置为经由两个补充管脚56a和56b以及由两条补充导线实现的“桥”58链接到不在控制单元50内部的传输线CAN_H和CAN_L。该第二解决方法呈现的缺点为:需要在BSI单元的连接中添加两个管脚，且在无FSE单元的车辆上的布线中添加具有两条导线的“桥”，造成由于补充管脚和导线产生的额外成本。
[0008]在文件EP O 946 917 BI中公开了一种用于固定或移动应用的电子总线系统，例如用于在汽车工业中使用的CAN总线系统。总线系统包括:具有至少两条信号传输线和两个端口的总线，每个端口由使信号传输线彼此连接的终端的阻抗来定义；以及多个电子控制单元，其在两个端口之间被连接到信号传输线且适用于经由信号传输线来发送和接收电信号。线路被分成多个段，其通过连接电路来相互连接并且形成环形单元。各个连接电路包括继电器，借助于该继电器，通过与其它连接电路的协作来适配各个连接电路，以便于将电子控制单元中的至少一个单元连接到信号传输线，和/或以便于将至少一个终端阻抗连接到信号传输线以定义总线端口。
[0009]用于环形拓扑结构的这种总线系统能够断开环形单元的故障段的连接，并且根据总线的经修改的拓扑结构，通过切换其余段的终端阻抗来重新定义除去故障段之后的新端口。这种系统反而不能根据是否存在某些电子控制单元来适应总线的不同配置。另外，这种系统需要使用多个电子控制单元，通过在它们之间通信的连接电路来进行设置，以检测相邻的电子控制单元是否有故障。这种解决方法因此被证实其应用有限制且其实施成本高。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于改善现有技术的缺点和尤其提供一种具有可配置线路终端的电子控制单元，该单元能够适用于数字通信网络的不同配置。
[0011]为此，根据本发明的第一方面提供一种具有可配置终端的电子控制单元，其用于具有由两条信号传输线形成的至少一个传输线路的数字通信网络，所述电子控制单元包括线路终端，其主要由能够使信号传输线互相连接的终端等效阻抗来定义，并且其特征在于，所述电子控制单元还包括线路终端开关装置，用于激活线路终端。
[0012]如果需要，这种电子控制单元能够切换线路终端。而且，如果通信网络具有正确的线路终端，电子控制单元将控制不激活其终端，而如果通信网络还需要线路终端，电子控制单元则将控制激活其终端。为了确定就线路终端而言的状况，控制单元可被连接到诊断工具，如另一数字通信网络或诊断线路，以例如根据车辆的名称来对控制单元进行远程编码。另外，这种电子控制单元能够解除对电子控制单元的多样化管理，例如避免相关的额外成本的BSI单元，以及装有补充管脚的电子控制单元的使用，和由两条补充导线实现的、再次避免相关的额外成本的“桥”。
[0013]根据有利的实现方式，电子控制单元还包括对通信网络上的其它线路终端的存在进行确定和自适应的装置，以根据通信网络上是否存在其它线路终端来控制线路终端的激活。这种电子控制单元一方面能够在需要时切换线路终端，且另一方面能够确定通信网络上的其它线路终端的存在，以根据是否存在其它线路终端来实现自适应在所述单元上存在或不存在线路终端的功能。而且，如果通信网络具有正确的线路终端，电子控制单元将控制不激活其终端，而如果通信网络还需要线路终端，电子控制单元则将控制激活其线路终端。通过其自适应功能，这种电子控制单元可以解除需要其它网络来远程编码以与该单元通信的切换配置。
[0014]根据有利的实现方式，对其它线路终端的存在进行确定的装置是通信网络的偏置量的测量装置，通信网络包括:两个参考偏置量电源；两个偏置开关，其能够分别地将一个参考偏置量电源连接到线路终端的等电位上，并将另一参考偏置量电源连接到信号传输线，以将通信网络偏置为具有合适的电压；以及通信网络偏置量的测量模块，用于确定就线路终端而言的状况。这种具有可配置线路终端的电子控制单元还可测量诸如通信网络的偏置电压之类的量，以确定就存在于网络上的线路终端而言的网络状况。
[0015]根据有利的变化形式，通过控制单元的计算单元的模拟输入端来实现偏置电压的测量。这种测量是简单的且实施成本低。
[0016]根据另一实现方式，具有可配置线路终端的电子控制单元还包括电源，和能够控制通信网络的其它电子控制单元的电源的电源开关。使用这种电源装置能够在没有其它电子控制单元的相互干扰的情况下测量通信网络的量，虽然在测量阶段期间对它们供电。
[0017]根据另一实现方式，所述切换装置包括位于传输线和第一线路终端阻抗之间的第一终端开关，和位于另一传输线和线路终端阻抗之间的第二终端开关，以及被编程用于控制终端开关的计算单元。有利的，切换装置还包括在计算单元和终端开关之间的逻辑触发器。这能够在关键阶段(例如，整合了控制单元的车辆的行驶)期间减轻控制单元的可能故障并且保持网络的正确偏置，以使其它控制单元能够继续交换数据。在车辆的熄火阶段，终端开关优选地不被控制，以减少控制单元的消耗。
[0018]根据第二方面，本发明涉及一种数字通信网络，包括:至少两条信号传输线、被连接到所述信号传输线且适用于经由所述信号传输线来发送和接收电信号的多个电子控制单元、在所述多个电子控制单元中的具有线路终端的至少两个电子控制单元，各个线路终端主要由使信号传输线互相连接的终端的等效阻抗来定义，且其中至少一个电子控制单元为根据本发明第一方面的具有可配置线路终端的电子控制单元。这种通信网络能够根据就终端而言的网络状况(例如，在网络上存在的不可配置的线路终端的数量)来自适应具有可配置线路终端的电子控制单元。根据变化形式，可设置具有单个偏置电阻的通信网络，其中具有可配置线路终端的控制单元将检测是否存在于该网络的其余部分中。
[0019]根据有利的实现方式，数字通信网络包括具有不可配置的线路终端的至少一个电子控制单元，和具有可配置终端的单个电子控制单元。
[0020]根据第三方面，本发明涉及一种用于配置数字通信网络的线路终端的方法，所述数字通信网络被装配有具有可配置线路终端的至少一个电子控制单元，所述方法包括如下步骤:(i)确定是否存在通信网络的其它线路终端；(ii)根据是否存在其它线路终端，通过控制可配置线路终端的激活来自适应通信网络的阻抗。
[0021]根据有利的实施方式，所述确定步骤包括:(il)切断网络的其它电子控制单元的电源，(i2)关闭终端开关和偏置开关，(i3)测量偏置量和推导就终端而言的网络状况，以及所述自适应步骤包括根据所述状况来控制是否激活终端开关。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]通过阅读以下由附图示出的，且示例性但非限制性的本发明的实现方式的详细描述，本发明的其它特征和优点将变得更加清楚，在附图中:
[0023]-图1根据现有技术示出了通信网络的拓扑结构的示例；
[0024]-图2根据第一现有技术示出了具有线路终端的电子控制单元；
[0025]-图3根据现有技术示出了机动车中的通信网络的第一应用；
[0026]-图4根据现有技术示出了机动车中的通信网络的第二应用；
[0027]-图5根据第二现有技术示出了具有线路终端的控制单元；
[0028]-图6根据本发明的实现方式示出了通信网络。
【具体实施方式】
[0029]参照图6，其根据本发明的优选实现方式示出了通信网络。通信网络包括由两条信号传输线Lh和U形成的至少一个传输线路以及被连接到信号传输线的多个电子控制单元ECUAUT0、E⑶T-1、E⑶T2、E⑶。在示出的示例中，所述网络包括:具有可配置线路终端的电子控制单元ECUAUT0、根据两种实施方式的具有不可配置的线路终端的两个电子控制单元ECUn和E⑶T2以及无线路终端的多个电子控制单元E⑶。对于具有不可配置的线路终端的控制单元，第一实施方式ECUn包括:除计算单元μ θ τ-ι之外，连接串联的两个电阻RT-1A和RT-1B以及在所述串联的两个电阻之间的等电位电容CTi和参考电势。第二实施方式ECUT2包括在两条信号传输线U和Lh之间连接单个电阻RT2。另外设置的电源线路LALIM能够经由具有可配置线路终端的电子控制单元ECUAUT0向受控的所有电子控制单元ECUn, ECUT2、ECUS供应电压VAUM，电压源VAUM通常在ECUAUT0的外部。
[0030]具有可配置线路终端的电子控制单元ECUAUT0包括计算单元μ C，其可为例如微处理器、微控制器或所有其它等同装置。该计算单元μC包括复用网络的协议管理器以及能够控制网络状态的输入端/输出端。控制单元ECUAUT0包括由计算单元μ C的输出端可能地经由逻辑触发器BLl来控制的开关SWAUM，因此使得控制单元ECUAUT0能够控制网络的其它控制单元ECUn、ECUT2、ECUS的电源，以及在行驶阶段期间减轻控制单元ECUAUT0的可能故障。在车辆熄火期间，优选地不控制开关SWALIM以减少控制单元ECUAUT0的消耗。控制单元ECUAUT0还包括非易失性存储器MNV和复用网络的线路发送器/接收器E/R，特别地，发送器/接收器E/R包括数据发送端口 TX和数据接收端口 RX。
[0031]在该示例中，网络的可切换线路终端包括电阻1?1\和RTb以及可选的电容CT。切换装置能够激活或不激活网络的线路终端。该切换装置例如由分别链接到传输线Lh和U且被计算单元μ C可能地经由触发器BL2来控制的两个开关SWh和SW^构成。
[0032]在另一实施方式中，利用包括单个电阻RT的可切换线路终端，能够激活或不激活网络的线路终端的切换装置从而例如由唯一的开关SWh或SW^构成，该唯一的开关SWh或SW^被分别链接到传输线Lh或U中的一条，并且由计算单元μ C可能地经由触发器BL2来控制。
[0033]控制单元ECUAUT0还包括对网络上的其它线路终端的存在进行确定和自适应的装置，以根据是否存在其它线路终端来控制是否激活其线路终端。该确定和自适应装置包括由计算单元μ C可能地经由触发器BL3控制的两个偏置开关SWP()L_H和SWreL_L，以偏置网络，以及两个参考偏置电压VMfl和VMf2。触发器BL3能够在行驶阶段期间减轻控制单元ECUauto的可能故障并保持网络的正确偏置，以使得其它控制单元E⑶-p1、E⑶T2、E⑶S能够继续交换数据。在车辆熄火阶段，优选地不控制开关SWroL_H和SWroL_L，以减少控制单元ECUAUT0的消耗。可将电压VMf2直接接地。计算单元μ C的模拟输入端Vro L能够测量网络的偏置电压，以确定就网络的线路终端而言的网络状况。
[0034]现在将更详细地解释具有可配置线路终端的控制单元ECUAUT0的线路终端的切换原理。如上面所指出的，线路终端的切换装置包括:位于线路Lh和线路终端的电阻RTA之间的第一开关SWh、位于线路U和线路终端的阻抗RTB之间的第二开关SW^和由为此编程的计算单元μ C提供的对开关SWh和的控制。
[0035]由计算单元μ C根据是否具有车辆配置所需的线路终端的配置，即根据是否存在正确数量的线路终端来实现对开关SWh和的控制。利用计算单元μ C中整合的VroL测量装置给出的对网络偏置状况的测量来实现该控制。为了在行驶阶段期间减轻控制单元ECUAUT0的可能故障并保持使得其它控制单元E⑶-p1、E⑶Τ2、E⑶S能够继续交换数据的网络的正确偏置，优选地将触发器BL2加设在计算单元μ C的控制口以及开关SWh和之间。在车辆熄火阶段，优选地不控制开关SWh和SWy以减少控制单元ECUAUT0的消耗。
[0036]现在将更详细地解释对网络上其它线路终端的存在进行确定和自适应的原理，以根据网络上是否存在其它线路终端来对控制单元ECUAUT0的线路终端的激活进行控制。为此，确定和自适应装置包括量值的测量模块，量值例如通信网络的偏置电压VroL，其能够检测就终端而言的网络状况(例如，网络是否具有正确数量的线路终端)，并且还能实现自适应功能。
[0037]如上面简要提及的，偏置电压的测量装置包括两个参考偏置电压源VMfl和VMf2，第二个Vref2可接地。测量装置还包括能够在阻抗RTA和RTB之间作用等电位的参考偏置电压VMfl的第一偏置开关SWraL_H和能够在线路U上作用参考偏置电压VMf2的第二偏置开关SWpqL_L。优选地由计算单元μ Θ来控制偏置开关SWreL_H和SWP()L_L。通过被链接到线路Lh的计算单元μ Θ的模拟输入端来实现偏置电压VraL的测量。如已提及的，还设置了网络的其它电子控制单元E⑶-p1、E⑶Τ2、Ε⑶S的供电切换装置(VALIM ;SWALIM)，该装置能够在不存在干扰电压的情况下测量网络偏置，并且还避免所述其它电子控制单元的功能被偏置Vrefl和VMf2干扰，在所述测量阶段期间，如果其它电子控制单元被供电，则它们可能生成干扰电压。
[0038]如下面所解释的，计算单元μ C被编程用于确定网络的偏置状况，以使偏置电压的测量装置能够有利地断开网络的其它电子控制单元E⑶-p1、E⑶Τ2、Ε⑶S的电源ALM，关闭开关SWH、SffL, SffP0L_H和SWraL_L，以及测量电压VroL,其值能够推导就终端而言的网络状况，即，具有线路终端的其它电子控制单元的数量。
[0039]在图6示出的示例中，示出了具有或不具有在中点处的“共模”电容器CT的线路终端的两个示例。为了简单下面的公式，将它们理解为无所述共模电容器，但是本领域技术人员能够将其扩展为具有该电容器的线路终端，例如可认为所考虑的阻抗为所述电容器的一部分和另一部分的两个电阻1?1^和RTiB的和，并且对于连续实施的电压，所述电容器具有可以忽略的影响。
[0040]对于具有单个其它终端装置的情况，得到:
[0041 ] VpoL = VKefl*RV (RVRT1)
[0042]对于具有两个其它终端装置的情况，得到:
[0043]VPOL = Veefi* (RT-1//RT2) / (RTa+ (RT_i//RT2))，。
[0044]根据所存在的线路终端的数量得到的电压差使得具有可配置线路终端的电子控制单元ECUAUT0能够确定这些线路终端的数量并根据需要来决定是否切换其线路终端的激活，以自适应通信网络。
[0045]因此例如，当网络上存在的终端的数量等于一时，可以决定激活可配置线路终端，而当线路终端的数量大于或等于二时，可以去激活可配置线路终端。将理解到，对于本领域技术人员来说，在不脱离由所附权利要求定义的本发明的范围的情况下，各种明显的修改和/或改进可以适用于本描述中介绍的本发明的不同的实现方式。例如，将理解到，本发明可应用于不同类型的通信网络，尤其是需要具有两端口的传输线路适配的所有网络，例如高速CAN网络和FlexRay。对于这些开关，可使用不同的技术，例如微波继电器、双极型或MOS晶体管。
【权利要求】
1.一种具有可配置线路终端的电子控制单元(ECUAUTO)，其用于具有至少两条信号传输线(lh、lj的数字通信网络，所述电子控制单元包括: -线路终端(rta、rtb、ct)，其主要由能够使所述信号传输线互相连接的终端的等效阻抗来定义， 其特征在于，所述电子控制单元还包括: -线路终端的切换装置(μ C、SWH、SffL, BL2)，其用于激活所述线路终端。
2.根据权利要求1所述的具有可配置线路终端的电子控制单元(ECUAUTO)，其特征在于，所述电子控制单元还包括: -对所述通信网络上的其它线路终端的存在进行确定和自适应的装置(μc、vMfl、vKEF2、SWroL_H、SffP0L_L)，其用于根据所述通信网络上是否存在其它线路终端来控制所述线路终端的激活。
3.根据权利要求2所述的具有可配置线路终端的电子控制单元(ECUAUTO)，其特征在于，所述对其它线路终端的存在进行确定的装置是所述通信网络的偏置量(VroL)的测量装置，包括: -两个参考偏置量源(VMfl、VMf2)， -两个偏置开关(SWraL_H、SWroL_L)，其能够分别地将一个参考偏置量源(Vrefl)连接到所述线路终端(RTa、RTb、CT)的等电位上，并将另一参考偏置量源(VMf2)连接到信号传输线(Ll)，以将所述通信网络偏置为具有合适电压，以及 -所述通信网络的偏置量(VraL)的测量装置，其用于确定就线路终端而言的状况。
4.根据权利要求3所述的具有可配置线路终端的电子控制单元(ECUAUTO)，其特征在于，通过所述控制单元的计算单元(μ C)的模拟输入端来实现所述偏置电压(VroL)的测量。
5.根据权利要求1到4中的一项所述的具有可配置线路终端的电子控制单元(ECUAUTO)，其特征在于，所述电子控制单元还包括: -电源(VALIM)， -电源开关(SWALIM)，其能够控制所述通信网络的所述其它电子控制单元(ECU-p1、ECUT2、ECUS)的电源(AUM)。
6.根据权利要求1到5中的一项所述的具有可配置线路终端的电子控制单元(ECUAUTO)，其特征在于，所述切换装置包括: -位于传输线(Lh)和第一线路终端阻抗(RTA)之间的第一终端开关(SWh)，和位于另一传输线(U)和所述线路终端阻抗(RTB)之间的第二终端开关(SWJ，以及 -计算单元(μ C)，其被编程用于控制所述终端开关(SWH、SWl)。
7.根据权利要求6所述的具有可配置线路终端的电子控制单元(ECUAUTO)，其特征在于，所述切换装置还包括在所述计算单元(yc)和所述终端开关(SWH、SffL)之间的逻辑触发器(BL2)。
8.一种数字通信网络，包括: -至少两条信号传输线(Lh、LJ， -多个电子控制单元(ECUAUTO、E⑶-p1、E⑶T2、E⑶S)，其被连接到所述信号传输线且适用于经由所述信号传输线来发送和接收电信号， -在所述多个电子控制单元之间的具有线路终端的至少两个电子控制单元(ECUAUTO、ECUTU ECUT2)，主要由使所述信号传输线互相连接的终端的等效阻抗来定义各个线路终端，其中 -根据权利要求1到7中的一项的具有可配置线路终端的至少一个电子控制单元(ECUAUTO)。
9.一种根据权利要求8的数字通信网络的线路终端的配置方法，所述数字通信网络被装配有根据权利要求1到7中的一项的具有可配置线路终端的至少一个电子控制单元(ECUAUTO)，所述方法包括如下步骤: -确定所述通信网络的其它线路终端(E⑶T1、E⑶T2、ECTS)是否存在； -根据其它线路终端是否存在，通过控制所述可配置线路终端(RTa、RTb、CT)的激活来自适应所述通信网络的阻抗。
10.根据权利要求9所述的数字通信网络的线路终端的配置方法，其特征在于，所述确定步骤包括: -切断所述网络的所述其它电子控制单元(ECU-p1、ECUT2、ECUS)的所述电源(ALIM)， -关闭所述终端开关(SWH、SWJ和所述偏置开关(SWroL_H、SWraL_L)， -测量所述偏置量(VraL)并推导就线路终端而言的所述网络的状况， 以及其特征在于，所述自适应步骤包括: -根据在所述网络上检测的就线路终端而言的所述网络的状况来控制是否激活所述终端开关(SWH、Sff1)。
【文档编号】G06F13/40GK104380675SQ201380023201
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年4月25日 优先权日:2012年5月2日
【发明者】J·M·戴诺, N·莫朗 申请人:标致·雪铁龙汽车公司