专利名称：网络通信电路、系统和方法
网络通信电路、系统和方法技术领域
多种基于网络的通信用在不同的系统和环境中。例如，工业、汽车和其他行业已经使用基于网络的通信，以便有助于设备的控制和/或节点(node)之间的通信。这些通信已经被越来越多地使用，以适应各种需要。具体地，所述汽车工业已经看到了增加使用网络通信用于各种用途，诸如用于控制与车辆操作相关的节点。
背景技术：
在车辆中正在被越来越多使用的一种类型的通信网络是LIN(用于本地互联网)。 LIN包括主机和若干从属机，其中所述主机在通信期间控制所述LIN。可以用其他网络以层级结构(hierarchical arrangement)实现这种网络,诸如CAN(控制器局域网络)。
在许多应用中，UART(通用异步接收发送装置)控制器已经用于执行LIN协议功能，所述协议功能规定了在数据传输期间主机和从属机的行为。相关协议使用具有8个数据位的数据块，前面是起始位(start bit)后面是停止位(stop bit)，这对各种应用是有用的。
在许多应用中，所述LIN协议的实现涉及更详细的通信。另外，各种应用受益于被发送数据与从自数据总线接收的数据的比较，或者受益于校验和(checksum)的计算和检测。这些方面常常需要附加的功能来实现。例如，某些应用需要复杂的协议和复杂的电路系统(例如，附加的通信电路/引脚)，这可能容易受故障的影响并且更昂贵。
这些和其他问题继续对各种应用中电路的实现提出挑战，更具体地应对 (addressing)在主机-从属机类型网络(例如LIN)中的挑战。发明内容
各种示例实施例涉及电路、网络、系统和方法，应对包括上述讨论在内的挑战。
根据一个或者多个不例实施例,一种系统包括主电路和多个从属电路,所述主电路和所述从属电路经由载流总线按照级联结构通信耦合。每一个从属电路均包括开关，所述开关通过中断从而阻止电流通过至所述级联结构中紧邻的另一个从属电路来响应在所述总线上接收到的控制信号。
另一个示例实施例涉及开关电路，所述开关电路包括控制电路和开关，所述开关具有栅极、源极和漏极。所述控制电路与所述栅极相连，并且向所述栅极施加偏置以便控制所述开关的导通状态。响应于接收配置信号，所述控制电路工作在第一模式下，以便控制所述开关处于关断状态来阻止信号通过所述开关。在第二模式下(即当由所述开关电路服务的从属电路已经被寻址时)，所述控制电路控制所述开关处于接通状态以便使信 号通过所述开关。逻辑电路通过在第一模式下存储所述地址信息以便用所述地址配置所述设备，来响应在源极出现的信号中接收到的地址信息。在第二模式下，所述逻辑电路通过忽略在源极出现的信号中的地址信息来进行响应。
另一个示例实施例涉及通信系统，所述通信系统包括主电路和多个从属电路。所述主电路位于主节点并且在所述总线上传送配置信号和地址信号。所述从属电路位于总线上的从属节点，并且每一个从属电路均包括开关，所述开关将所述从属电路与总线上紧邻的从属电路耦合。在第一模式下，每一个从属电路通过控制所述开关处于关断状态以便阻止所述地址信号(例如LIN消息)通过总线上紧邻的从属电路，存储来自所述地址信号的地址信息以及在存储所述地址信息之后切换至第二模式，来响应于所述配置信号。在第二模式下，所述从属电路通过控制所述开关处于接通状态以便使所述地址信号通过总线上紧邻的从属电路(例如当所述从属电路已经被分配地址时)，来响应于所述配置信号。
另一个示例实施例涉及向多个从属电路分配地址的方法，所述多个从属电路在总线上以级联结构彼此相连并且与主电路相连。从所述主电路传送第一信号(例如LIN消息)，并且在每一个从属电路接收所述第一信号时，开关是关断的以便阻止来自所述主电路的其他通信通过所述开关并且到达另一个紧邻的从属电路。在所述主电路上传送包括地址分配数据的第二信号。在从属电路之一上，响应于接收所述地址分配数据，存储在所述地址分配数据中指示地址的数据，并且开关是接通的以便通过从所述主电路至总线上紧邻的从属电路的其他通信。例如，这种方法可以被实现为一种算法并且在各个从属电路上执行，同时相应的通信在所述主电路上执行。
上述讨论不旨在描述本公开的每一个实施例或者每一种实现。所述附图和以下说明同样例证各种实施例。
结合附图考虑到以下详细说明，可以更全面地理解各种示例实施例，其中
图1不出了根据本发明不例实施例的网络系统；
图2示出了根据本发明另一个示例实施例的网络开关电路；
图3示出了根据本发明另一个示例实施例的另一个网络开关电路；
图4A至图4D示出了根据本发明另一个示例实施例的在各种工作状态下的网络系
图5示出了根据本发明另一个示例实施例的从属电路；以及
图6示出了根据本发明另一个示例实施例的用在从属电路中的电路。
具体实施方式
尽管本发明可以修改为各种改进和替代形式，但是其详情已经以附图中示例的形式示出并且将详细描述。然而应当理解的是，本发明不局限于所述的特定实施例。相反，本发明旨在覆盖落在本发明范围内的所有改进、等效和替代，所述范围包括在权利要求中定义的方面。
确信本发明适用于各种不同类型的用于和/或涉及功率控制器的电路、装置和系统。尽管本发明不一定受限于上下文，但是可以通过相关示例的讨论理解本发明的各个方面。
根据各种示例实施例，与网络节点结合地实现了集成开关，以便于所述网络节点的选择性寻址(addressing)。所述开关包括网络开关，用于与多个网络节点的串联连接。 这种方法可能涉及将主节点与多个从属节点串联连接，同时各个开关可操作用于选择性连接每一个节点。
因此，当所述从属节点(实现所述切断)可操作用于节点寻址时，在每一个从属节点处的各个开关可以切断至其他从属节点的通信。可以沿单独的方向切断电流，同时所述信号从各个节点(例如各个节点的驱动器采用汇电流源(sinking current source)的地方)之间的串联通信链路末端处的主节点发出。另外，所述节点寻址通信可受限于所述装置电源电压(电池)的操作范围(例如在7V至18V之间)，其中节点寻址不需要在这个电压范围以下或者以上工作。
例如，可以使用MOS基晶体管实现所述开关，所述晶体管基于阈值电压沿网络向附加的节点传递信号(例如所述开关所连接的通信总线的激活)。当将晶体管的所述栅极和源极短接时，所述晶体管将不再导通，因此所述开关能够阻止信号沿所述总线传递。
各种实施例涉及便于在网络中节点地址分配的集成开关，通过阻止在所述总线上的信号传递至另一个从属节点，同时允许所述信号在正常模式下传递，具有良好的EMI性倉泛。
在各种实施方法中，这种方法被实现用于LIN网络，所述LIN网络具有LIN从属 (例如相同的)的LIN节点地址分配，所述LIN伺服连接在LIN总线上，诸如汽车LIN总线 (例如在车辆中)或者其他系统总线，诸如用于制造设备、供暖、通风和空调(HVAC)型系统和其他的总线。所述实施方法是在每一个LIN从属中的集成串联开关，以便在所述开关是 “关断的”(在非导通状态下)情况下阻止传递数据至连续的LIN从属，以及当所述开关是 “接通的”(在导通状态下)时允许在LIN节点(主机和从属机)之间的LIN通信，甚至当所述LIN信号被不期望的电磁信号干涉时，所述电磁信号可能很大。
在各种实施方法中，上述讨论的所述LIN从属机是相同的，这对于识别各个从属机(诸如通过由LIN主机给每一个伺服分配一个节点地址)是具有挑战的。因此，每一个从属机接收唯一节点地址(NAD)，使得单个指定的LIN从属机可以被寻址。在相同的LIN从属模块的组装期间，所述LIN主机需要知道向哪一个从属分配地址，并且所述从属机需要知道是否轮到它被分配地址。在节点寻址模式下，所述主机向所述从属机发送信号，所述通信在一个方向上进行，如用LIN网络实现的，所述LIN网络具有与每一个节点的上拉电阻相结合的汇电流驱动器，同时当所述主机电流驱动器接通(占优势的)时，电流流向在串联从属节点末端的主机节点。因此，根据在此所述的一个或者多个实施例实现相对于其他相同从属的单个指定LIN从属的寻址。
在一些实施方法中，所述开关包括两个反向串联(ant1-series)连接的集成 NMOST和/或PMOST组件，因此所述开关可以沿两个方向都处在非导通模式下(关断的)。 在其他实施方法中，所述开关包括并联连接的NMOST和PMOST组件，因此当所述开关接通至正电源电压时以及当所述开关接通至负电源电压时，所述开关可以处在导通模式(接通的)。
在各种语境中，如在连接晶体管的上下文中使用的术语“反向串联”定义为互连晶体管的各个端子(如在FET的源极或者漏极)。例如，当其各个源极/漏极相连来提供有效的短路时，两个晶体管以反向串联的 方式彼此连接，可以通过在公共节点处互连或者利用可忽略阻抗材料或者结构来提供所述短路。当所述FET之一的源极与另一个FET的漏极互连时，或者当电路组件连接在两个FET的(源极或者漏极)端子之间时，两个FET没有以反向串联的形式连接。类似地，在连接二极管的上下文中使用的术语“反向并联”定义为以相反的方向连接二极管至公共电路节点(例如，图3中二极管332和334与二极管336和 338是反向并联的)。
另一个示例实施例涉及网络地址分配系统和方法，包括网络主节点和多个网络从属节点，每一个从属节点均经由在此讨论的开关电路串联连接。所述开关电路可与每一个从属节点集成，并且使用单个附加引脚，所述单独的附加引脚通过分配用于节点寻址的从属节点来切断与连续从属节点的通信。可以用LIN协议和网络实现这种应用，诸如用于汽车和/或工业应用。对于与LIN网络有关的通用信息以及与LIN网络一些方面有关的具体信息，在所述方面中可以实现本发明的各种示例实施例，可以参考LIN规范2. 2版(及其早期版本)，可从德国慕尼黑的LIN财团获得。
如在此所讨论的，可以使用各种方法和网络系统中的一个或者多个实现各种开关电路。参考附图，图1示出了根据本发明另一个示例实施例的一种这样的网络系统100。所述系统100包括LIN主电路110和多个LIN从属电路，所述从属电路包括电路120、130和 N，全部经由载流总线112按照串联级联结构的形式与所述LIN主电路连接。每一个从属电路均包括各个开关122、132和142，可以使用在此所讨论的开关来实现。可以使用许多不同的电路配置和设置所述LIN主电路，服从通讯协议功能/步骤，适用于与在此所讨论的LIN 从属电路的通信。作为示例，所述LIN主电路可以从众多市售部件的任意一种选择，所述部件对于基于LIN总线网络是传统的。例如，可以用在此所述的系统实现部件编号TJA1021、 TJA1027、TJA1020、UJA1061和UJA1078 (可以从美国NXP半导体公司获得)。
在一些实施例中，所述系统100操作如下。在配置模式中，其中地址被分配给从属电路120和130-N中的一个或者多个，所述主电路110在所述总线112上发出配置信号。每一个从属电路接收所述配置信号并且进入配置模式，其中各个从属电路通过如下操作来响应如果所述从属电路无需被分配地址那么操作其各个开关处于关断条件下，以及如果所述从属电路已经分配地址那么操作其各个开关处于接通条件下。这样，可以分别对每一个从属电路进行寻址。例如，·可以使用在各个从属电路和所述主电路上执行的算法实现这种方法以便实现各种通信，诸如可用于在此所讨论的基于方法的途径。
以示例的形式参考从属电路120，如果所述从属电路接收所述配置信号并且还没有被分配地址，开关122关断以便阻止来自所述主电路110的通信到达从属电路130。所述主电路110然后发送寻址数据，所述寻址数据由所述从属电路120接收并且存储作为其地址。然后所述从属电路120接通开关122，在此之后所述主电路可以将地址信息发送至紧邻的从属电路130。在一些实施方法中，在所述从属电路120发送它已经接收并且存储地址数据的确认之后，所述主电路重新发送所述配置信号，而在其他实施方法中，所述主电路简单地发送用于其余从属电路(net slave circuit)的另一组寻址数据，同时所述各个从属电路维持在配置模式下直到寻址完成为止。
在一些实施方法中，所述系统100包括一个或者多个与所述总线112相连而不包括开关的从属电路，使得在所述总线上的所述通信总是通过所述从属电路到达其他的从属电路。例如，可以实现不包括所示开关的从属电路130，利用与所述总线的连接允许信号在从属电路120与从属电路N之间传递。
图2示出了根据本发明示例实施例的网络开关电路200。所述开关电路200包括LIN开关210，所述开关受控于LIN开关驱动器220。所述开关210包括一个或者多个PMOST 或者NMOST器件，并且串联地位于LIN网络中的总线上。所述驱动器220响应于经由收发器230在总线上接收到的通信信号，诸如用于从主电路接收配置信号，如上面的图1所述。
因此，所述驱动器220可以与所述收发器230(和/或其他逻辑电路)一起工作， 作为用于控制所述开关210的控制器。在一些实施方法中，所述驱动器220响应于微控制器240，所述微控制器经由所述收发器230通信，用于接收在所述总线上的通信信号。所述微控制器240向所述驱动器220发送控制信号，诸如下面结合图6所示并且所述的(例如经由所述LINOFF信号)。另外，依赖于用于所述开关210使用PMOST或者NM0ST，所述驱动器220可以不同。
在一些实施方法中，所述开关210由两个反向串联连接的集成NMOST和/或PMOST 组件组成，因此所述开关可以在两个方向上都处在非导通模式(关断的)。在其他实施方法中，所述开关由并联连接的NMOST和PMOST组件组成，并且当所述开关接通至所述正电源电压时以及当所述开关接通至所述负电源电压时，所述开关处在导通模式(接通的)。
在其他实施方法中，所述开关210由一个NMOST或者PMOST组件组成。例如，当所述开关210在单个电流方向上具有非导通要求，而当所述开关接通至一个电源电压时具有导通要求时，可以使用这种实施方法。实现这种方法可以节省大约50%的晶体管面积(例如相对于多于一个开关组件的使用)。
对于当电池电压超过18V时所述开关210不一定处在关断状态下的功能的实施方法，所述开关可被实现为MOST组件，所述MOST组件可以处理最大20V漏极-源极电压。箝位装置(clamping device)与所 述MOST组件并联连接，以便处理在所述电池电压超过18V 情况下的电流，有利于相对较小(并且成本低)组件的使用。例如，这种方法对电池电压被限制在7V至18V之间的LIN系统是有用的。
在某些实施例中，用单个MOS晶体管212实现所述开关210，所述MOS晶体管使其栅极与所述开关驱动器220相连，并且使其源极和漏极分别串联连接在所述总线上第一和第二总线节点之间，例如可以用图1所示的总线112来实现。当处在关断状态下，所述晶体管212切断单个方向上的电流，用于阻止电流沿所述总线传递至相邻的(或者另外的)节点。因此，当所述晶体管212的栅极源极电压超过阈值时，所述开关导通并且使信号通过所述晶体管并且沿所述总线传递。所述驱动器220配置并且设置为使得当所述总线电压超过电源电压范围(例如0-12V)时,所述晶体管212的栅极-源极电压(stay present)。当所述晶体管212的栅极和源极短接或者处在所述阈值电压以下时，所述开关将不再导通并且阻止信号经过所述晶体管。
图3示出了根据本发明另一个示例实施例的另一个网络开关电路300。所述开关电路300包括开关电路310、驱动器电路320和阻抗电路330。所述开关310包括带有集成二极管314(本性的)的晶体管312，所述晶体管的源极和漏极分别与所述网络总线节点串联耦合，并且所述晶体管的栅极与所述驱动器电路320相连。所述驱动器电路320响应于控制线逻辑340，所述控制线逻辑例如可以包括收发器、微控制器和/或用于提供操作所述驱动器电路的信号的其他电路系统。
所述驱动器电路330包括电阻器322，所述电阻器连接在开关324与晶体管312的栅极之间。所述开关324工作，以分别经由二极管326和328选择性地将所述电阻器322连接至地和电源电压中的每一个。所述电阻器还连接在所述开关324和所述阻抗电路330 之间，并且因此连接至所述晶体管312的源极所连接的网络节点。
所述阻抗电路330包括两组反向并联结构的二极管，在此以二极管332和334作为示例示出，应当理解可以使用附加的二极管。所述二极管332和334彼此串联连接，并且与二极管336和338反向并联，二极管336和338也是彼此串联耦合的。因此，二极管332 和334流过极性与流过二极管336和338电流的极性相反的电流，所述电流的极性受控于所述开关324及其经由二极管326接地的连接或者经由二极管328至电压电压的连接。
为了接通所述开关310，在所述开关的栅极和源极上施加电压。因为所述源极没有连接至电源电压，所以它不足以在栅极和电源之间只以传统的方式施加电压。因此，通过施加正的或者负的偏置电流通过所述阻抗电路330实现所述开关310的接通状态或者关闭状态。所述偏置电流由所述电阻器322确定，并且所述电流的极性由所述开关324确定，所述开关经由二极管326将所述电阻器连接在所述栅极和地之间，或者经由二极管328将所述电阻器连接在所述栅极和电源之间。
如果在所述开关310处提供的LIN总线电压高于所述电池电压(例如由于EMI)， 所述偏置电流减小至0，但是在所述阻抗电路330中的二极管在短时间内维持所述晶体管 312的栅极-源极上的电压。
使用如图3所示的方法，利用在此所述和/或在其他附图中所示的电路，可以在噪声环境存在的同时实现总线通信和相关的开关。例如，通过控制所述开关310使用如图所示的基于阻抗的极性方法，可以以通常独立于噪声的方式设置所述开关位置。
图4A至图4D示出了根据本发明另一个示例实施例的在各种工作状态下的网络系统。参考图4A，示出了 LIN主电路以级联结构的形式与若干LIN从属电路420、430、440和 450耦合。每一个从属电路均包括开关，根据在此所讨论的一个或者多个开关所述，诸如根 据图1至图3中的一个或者多个所示并且所述。如图4A所示，在所述从属电路中的开关通常是接通的(导通的)，使得所有从属电路都接收来自所述主机的消息。
在图4B中，所述主电路410已经向所述从属电路发送了用于进入配置模式的指令，并且每一个从属电路均响应于这种模式已关断各自的开关。具体而言，所述从属电路 420耦合用于从所述主机410接收通信，但是阻止任何来自所述主机的通信通过至其他从属电路430、440和450。所述主电路410通信地址分配消息，所述消息只由所述从属电路 420接收，所述从属电路根据所述消息存储地址信息。
在图4C中，所述从属电路420接通其开关，因为它现在已经配置过地址，耦合所述主电路410以便在所述总线上超出所述从属电路420的范围传递信号。所述从属电路 430现在处在从所述主电路410接收随后消息的位置上，所述主电路发送另一个地址分配消息。所述从属电路420不处理(例如忽略)这个其他的地址分配消息，因为它已经被分配过地址，而从属电路430通过根据所述消息存储地址信息来响应所述地址分配消息，并且接通其开关，如图4D所示。
如图4A至图4D所示的这个过程继续用于随后的从属电路，直到所有的从属电路都已经寻址。另外，如果新的从属电路被增加到所述总线时，如图所示，所述主电路410可以发送新的配置信号以便使所述新从属电路关断其开关。在一些实施方法中，当新从属电路被增加到所述总线时，如图所示，会再次从头执行所述地址分配过程。在其他实施方法中，如果所述从属电路420、430、440和450已经配置过地址，这些电路维持其开关处在接通的位置上。因为任何这种尚未寻址的新电路将关断其开关来响应于所述配置信号，这个新电路随后从所述主电路410接收地址分配消息。因此，如果增加多于一个新从属电路，所述各个从属电路将使用上述方法顺序地寻址，再次从头开始或者进入配置模式，其中只有新从属电路被分配地址。此外，在替代现有从属电路节点的情况下可以实现这种方法，使得所有从属节点(例如使用不同的协议)都可以在系统中被替换，并且所述新节点在增加时可被分配地址。
可以在所述主电路和从属电路被制造成用于出售的系统的生产设备中，在基于所述主电路和从属电路安装的生产设备中，或者在系统中替代部分或者全部从属电路的领域中，执行上述关于图4A至图4D所讨论的地址分配。此外，可以用从属电路执行这种方法， 所述从属电路是相同的(或者几乎相同的)同时也有利于独立寻址。在各种实施例中，关于图4A至图4D所述功能的基于方法的方面被实现为在所述主电路和从属电路上执行的算法，用于执行为了通信和寻址从属电路的各个步骤。
图5示出了根据本发明另一个示例实施例所述的从属电路500，阐释了在此所述的一个或者多个开关电路和/或方法的不例应用。所述从属电路500包括开关510和控制器520，响应于在节点502处从总线上的主电路接收到的并且由收发器530传递的信号，以便传递或者阻止所述总线上的信号在节点502和节点504之间沿所述总线传递。例如，可以结合如图6所示的微控制器完成这种操作，其中所述控制器520响应于来自所述微控制器的输入。在收发器530中的终端电阻器532促进终端功能，根据各种实施例所述，如可以由在此讨论的用于所述收发器和/或从属电路500的操作来实现。例如，可以使用在此所述的并且如图1至图4所示的电路和/或方法操作所述从属电路500。例如，当在节点502 处从主机接收到配置信号时，所述收发器530传送这个信号至所述控制器520，所述控制器基于在522处的LINOFF信号(例如接收自如上所述的微控制器)关断所述开关510，从而阻止其他信号从所述主机经由节点504传递至附加的从属电路。当在节点502处接收到地址配置信号时，所述控制器520使用所述信号来给所述从属电路500配置地址，然后接通所述开关510以便将来自所述主电路的随后信号沿所述总线传递(例如用于向其他从属电路分配地址)。
图6示出了根据本发明另一个示例实施例所述的用在从属电路中的电路600。开关电路610在引脚602和604处被连接至总线，并且微控制器620控制所述开关电路。例如可以使用诸如图5所示和所述的从属电路500并且经由总线节点502和504耦合的电路来实现所述开关电路610。在这种实施方法中，通过控制LINOFF信号来关断响应于接收自主电路的配置信号的所述从属电路中的开关，所述微控制器620响应于经由收发器(例如， 诸如收发器530，同时用所述开关电路610实现所述从属电路500)接收到的消息。另外，所述微控制器620可操作用于在配置模式中接收和存储寻址信息，在所述模式中所述LIN开关时关断的，并且随后接通所述LIN开关，以便允许主机通信在所述总线上传递至随后的从属电路。
作为实现上面所讨论技术的众多方式之一的非限制性示例应用，对于下面的讨论，可以分别参考图5和图6所示从属电路500和/或开关电路610。将这种电路实现为集成电路(IC)芯片(例如开关电路610作为芯片610)，所述芯片610组合LIN收发器和单个IC芯片中电压调节器的功能(未示出用于访问内部电路系统的引脚)。正如对于IC芯片是常见的，设计所述电压调节器来给所述单元的微控制器及其外设供电。所述芯片610提供了在LIN主机/从属协议控制器与本地互连网络(“LIN”可以设计用于符合LIN 2. 0/2.1/ SAE J2602以及通过波形成形所述LIN输出用于电磁兼容(EMC)性能)中的物理总线之间的接口。
此外，所述芯片610可以经由LIN总线开关在菊花链网络中支持LIN节点地址分配。这样在同一个网络中使能多于一个相等E⑶的现成的使用，无需预先配置每一个E⑶的 LIN节点地址。对于诸如LED环境照明的应用，所述芯片610可以提供多个(例如3个)集成的高边开关。可以设计这种开关来驱动30mA，或者作为其他可能需要的应用。在更详细的实施方法中，所述芯片610可以以20kBd的速度运行，这是在LIN标准中规定的最大值， 并且如在SAE J602中规定的，所述芯片610可以以10. 4kBd的传输速度运行。
对于这些详细的实施方法，所述芯片610可以支持许多操作模式。根据其中一种实施方法所述，所述芯片610支持四种操作模式正常、待机、休眠和关闭，如结合以下示例所述。在所述关闭模式下，如果所述电池电源电压下降到所述掉电检测阈值以下或者所述结点温度(junction temperature)超过所述过热保护激活阈值,所述芯片610从所有其他模式切换至关闭模式。所述电压调节器和许多LIN导向(LIN-directed)功能(例如对应于LIN物理层)在关闭模式下都是禁用的，以及引脚RSTN被强制为低。待机模式是一种传统的低功率模式，用于在与例如所述正常模式相关的电流消耗率相比低得多的电流消耗率下工作。假如其他传统的电路实现条件允许(例如所述结点温度在所述过热保护释放阈值以下)，只要所述电池电源电压升高至上电检测阈值以上，所述芯片610就从关闭模式切换至待机模式。如果TXD为高并且EN为低，假如RSTN= I (如图5和图6所示)，所述芯片 610在所述模式选择窗口期间从待机模式切换至正常模式。同样可以在所述芯片内实现远程唤醒事件，以便触发从休眠模式到待机模式的转变(例如所述远程唤醒事件可以用在引脚RXD上的连续低电平表示)。在待机模式下，所述电压调节器是开启的，所述LIN导向功能(例如LIN物理层)是禁用的以及远程唤醒检测是工作的。所述唤醒源由RXD上的电平表示(低电平表示远程唤醒)。
在正常模式下，当所述芯片610在待机模式(RSTN = I)或者休眠模式时如果所述 EN引脚被拉高，可以配置所述内部逻辑电路系统进入正常模式。在正常模式下，所述LIN导向功能(例如LIN物理层)和所述电压调节器是使能的。当所述芯片610进入正常模式时， 所述LIN收发器被激活，并且这允许所述收发器经由所述LIN总线发送和接收数据。所述接收器检测所述LIN引脚上的数据流并且将它们经由引脚RXD传递至所述微控制器。LIN 隐性(recessive)被表示为RXD上的高电平，而LIN线性被表示为低电平。在所述TDX输入处的所述协议控制器的发送数据流被所述发送器转换成总线信号，所述信号具有优化的转换速率(slew rate)和波形成形以便使EME最小。在所述TDX输入处的低电平被转换成 LIN显性电平，而高电平被转换成LIN隐性电平。
在休眠模式下，所述芯片610以极低的功率消耗(比待机模式低)为特征。如果 TXD和EN都为低，假如RSTN = 1，所述芯片610在所述模式选择窗口期间可以从正常模式切换至休眠模式。在休眠模式下所述电压调节器和所述LIN导向功能(例如LIN物理层) 是禁用的。引脚RSTN被强制为低。远程唤醒检测是工作的。
在从正常模式到休眠或者待机模式的转变中，当EN在正常模式下被驱动为低时， 所述芯片610禁用所述发送路径。所述模式选择窗口在EN变低之后关断(最小的短暂时间段)并且在EN变低之后保持关断(直到为所述窗口设置最大外部)。在所述模式选择窗口中采样所述TDX引脚。如果TDX为高，触发向待机模式的转变，或者如果TDX为低触发向休眠模式的转变。为了在应用中避免复杂的定时，EN和TDX可被同时拉低，而对所述LIN 总线没有任何影响。为了保证在向休眠模式的转变中所述远程唤醒时间不被复位，在EN变低之后TDX应当被拉低短暂的时间。所述用户/应用保证当所述模式选择窗口关断时在引脚TDX上呈现适当的电平。
按照惯例，所述芯片610包含单个电源引脚Vbat，具有串联的外部二极管来保护所述器件免受负电压。例如，所述操作范围可以4. 5V至28V，而所述芯片610可被设计成处理高达40V(最大的)的电压。如果在引脚Vbat上的电压下降到截止(cut-off)阈值以下，所述芯片610切换至关闭模式，关掉所述内部逻辑和所述电压调节器并且禁用所述LIN发送器。假如其他条件(例如结点温度)是适当的，只要所述电压升高至可操作阈值之上，所述芯片610就退出关闭模式。可以连续地监测引脚Vrc上的输出电压，并且如果检测到欠压事件可以产生系统复位信号(引脚RSTN变低)。
如上所述，所述LIN收发器提供在LIN主机/从属协议控制器与所述LIN网络中的物理总线之间的接口。所述LIN收发器可被用于车载子网络，例如使用从2. 4kBd到20kBd 的波特率，并且可以容易地适用于符合LIN 2. 0/LIN 2.1/SAE J2602。
可以通过在引脚LIN上的下降沿，然后LIN保持低位至少短暂的窗口，然后在引脚 LIN上的上升沿触发远程唤醒。在待机模式下，通过在引脚RXD上连续的低电平，所述远程唤醒请求被传送至所述微处理器。注意，可以在休眠和待机模式下，以及如果TDX是高位的正常模式下，测量这个短暂的窗口。
经由输入引脚LINOFF控制所述LIN开关。如果LINOFF是低位，它将所述LIN总线信号从LIN传递至引脚LINSW反之亦然。如果LINOFF是高位，则中断从引脚LIN至LINSW 的所述LIN总线信号。在引脚LINOFF上的下拉电阻器提供确定的输入电平，其中所述LIN 总线信号 在引脚LIN与引脚LINSW之间传递。如果RSTN是低位，引脚LINOFF上的输入电平被忽略。所述内部默认输入状态是低位。
分别经由所述输入引脚HSONO、HSONl和HS0N2控制在引脚HSO、HSl和HS上的高边开关。如果相应的控制输入引脚HSONx是高位，高边开关是开启的。在所述引脚HS0N0、 HSONl和HS0N2上的下拉电阻器提供确定的输入电平，其中高边开关是关闭的。如果RSTN 是低位，在所述引脚HS0N0、HSONl和HS0N2上的输入电平被忽略。所述内部默认输入状态是低位。
可以实现所述芯片610具有如下故障安全(fail-safe)特征。首先，在引脚TDX 上朝向VCC的内部上拉电阻器保证隐性总线电平，如果所述引脚由于不良焊点向左浮动或者浮动微控制器端脚(port pin)。可以限制在所述发送输出阶段中的电流来保护所述发送器避免至引脚VBAT的短路。功率损失(例如经由引脚VBAT和GND)应对对所述总线或者所述微控制器没有影响，并且没有来自所述总线的反向电流。同样，可以实现所述LIN发送器，使得当EN或者RSTN为低位时它能自动地被禁用。在转换至正常模式之后，只有在引脚 TDX上出现隐形电平，才可以使能所述LIN发送器。
所述芯片610还可以包括用于提供TDX显性暂停(time-out)功能的逻辑/计时器电路系统。例如，如果TDX被硬件或者软件应用故障永久地强制为低位，TDX显性暂停计时器防止所述总线被驱动至永久显性状态(阻止网络通信)。在所述计时器电路中的所述计时器被在所述TDX引脚上的负缘(negative edge)触发。如果所述引脚维持低位比所述 TDX显性暂停时间更长的时间，所述发送器被禁用，驱动所述总线至隐形状态。所述计时器被TDX上的正缘(positive edge)复位。
可以在正常、待机和关闭模式下监测所述芯片610的温度。如果所述温度太高(在预设阈值之上)，所述芯片610将切换至关闭模式(如果在待机或者正常模式下)。所述电压调节器和所述LIN发送器将被关掉并且所述RSTN引脚将被驱动至低位。当所述温度降至过热保护释放阈值以下时，所述芯片610切换至待机模式。
可以使用各种器件和方法实现在此所述的各种控制器、逻辑电路和控制方法。 例如，可以使用以下中的一个或者多个实现逻辑或者处理电路分立逻辑电路系统、诸如 PLA(可编程逻辑阵列)的完全可编程和半可编程电路、专用处理器或者专门编程的通用处理器。这些和其他电路组件的组合也是可能的并且在各种实施例的范围内，所述实施例包括以上所讨论的那些。例如，可以以各种基于电路的形式实现图2中的所述逻辑和开关驱动器220以及微控制器240，诸如通过使用数据处理电路模块的使用。可以类似地实现在图3、图5和图6中所示的其他控制器和逻辑电路。利用在高速可编程计算机/处理器电路中，或者在与分立和/或半可编程电路(例如现场可编程门阵列、可编程逻辑器件/阵列) 的组合中的实施方法例证了这些系统。
基于以上的讨论和阐释，本领域普通技术人员将容易地认识到，可以在不严格地按照在此所示和所述的典范实施例的情况下，对本发明做出各种修改和变化。例如，在此结合特定的网络类型(例如所述LIN)所讨论的开关可以用其他网络实现，诸如用于汽车和/ 或工业应用。另外，可以结合各种从属电路和总线系统，诸如结合美国专利No. 7，937，516 所示和所述的，所述专利属于 荷兰艾恩霍芬的NXP B. V.，实现在此所讨论的开关类型功能和相关的电路(诸如电压源)。此外，单独描述的各种实施例，不管是上述的、在附图中示出的还是在附录中所述的，可被一起实现或者使用其中的方面。这种修改不背离本发明的真实精神和范围，包括在下面的权利要求中所阐明的。此外，在整个文件中所使用的术语“示例”是以实例说明的，而非限制。
权利要求
1.一种设备，包括主电路和多个从属电路，所述主电路和从属电路经由载流总线按照级联结构通信耦合，每一个从属电路均包括开关，所述开关配置和设置用于响应于在所述总线上接收到的控制信号而中断，从而阻止电流被传递至在所述级联结构中紧邻的另一个从属电路。
2.根据权利要求1所述的设备，其中每一个从属电路均配置和设置用于响应于从所述主电路接收地址分配信号来存储地址信息并且接通所述开关，以便将电流从所述主电路传递至另一个从属电路。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述主电路配置和设置用于发送所述控制信号，并且在发送所述控制信号之后，发送连续的地址分配信号，所述连续的地址分配信号用于向连续的从属电路分配地址，每一个从属电路分别地配置和设置用于通过以下方式响应所述地址分配信号在响应于首先接收到的地址分配信号存储地址信息和接通所述开关之后，忽略后续的地址分配信号。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述从属电路包括微控制器，所述微控制器配置和设置用于通过以下方式响应所述地址分配信号在响应于首先接收到的地址分配信号存储所述地址信息并产生信号以接通所述开关之后，并且忽略后续的地址分配信号。
5.根据权利要求2所述的设备，其中所述从属电路配置和设置用于响应于接收针对其存储所述地址信息的所述地址分配信号，向所述主电路传送确认信号，所述主电路配置和设置用于通过在所述总线上传送用于所述总线上的另一个从属电路的另一个地址分配信号来响应所述确认信号。
6.—种设备,包括 开关，具有栅极、源极和漏极； 控制电路，与所述栅极相连，并且配置和设置用于响应于在所述源极处出现的控制信号，通过以下方式来向所述栅极施加偏置以控制所述开关的导通状态在第一模式下，控制所述开关处于关断状态来阻止信号通过所述开关，以及 在第二模式下，控制所述开关处于接通状态以便使信号通过所述开关；以及 逻辑电路，配置和设置用于通过以下方式来响应在所述源极处出现的信号中接收到的地址信息在第一模式下，存储所述地址信息以便用所述地址配置所述设备；以及在第二模式下，忽略在源极处出现的信号中的地址信息。
7.根据权利要求6所述的设备，还包括微控制器，所述微控制器配置和设置用于通过产生和提供所述控制信号来响应在开关处接收到的配置信号，所述控制电路配置和设置用于基于由所述微控制器产生的所述控制信号来控制所述开关处在关断状态或者接通状态。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述微控制器包括所述逻辑电路。
9.根据权利要求7所述的设备，其中所述设备是可寻址从属电路的一部分，并且所述微控制器配置和设置用于产生和提供所述控制信号以 操作所述开关处于第一模式，以便向所述从属电路分配地址， 在已经向所述从属电路分配地址之后，操作所述开关处于第二模式，以及 在已经向所述从属电路分配地址之后，操作所述开关处在第一模式，以便向所述从属电路重新分配地址，所述逻辑电路通过存储针对所述从属电路的新地址信息来响应在所述开关处接收到的新地址信息。
10.根据权利要求7所述的设备，其中所述微控制器配置和设置用于通过响应于接收地址数据将所述控制电路切换至第二模式来响应在第一模式下的控制信号。
11.根据权利要求7所述的设备，其中所述微控制器配置和设置用于操作所述控制电路处在第一模式，直到经由与所述开关耦合的通信总线接收到地址数据为止，以及响应于接收所述地址数据，使用所述地址数据将所述总线上的通信识别为用于所述微控制器的通信，并且切换至所述第二模式。
12.根据权利要求6所述的设备，还包括连接在所述栅极和所述源极之间的阻抗电路，其中所述控制电路连接至所述栅极和所述阻抗电路，并且所述控制电路配置和设置用于通过使第一极性的偏置电流流经所述阻抗电路来控制所述开关处在关断状态，以及通过使相反极性的偏置电流流经所述阻抗电路来控制所述开关处在接通状态。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述控制电路包括开关和连接在所述开关与所述栅极之间的电阻器，所述开关配置和设置用于将所述电阻器连接至接地节点以便使所述偏置电流以第一极性流动，以及将所述电阻器连接至电源电压以便使所述偏置电流以第二极性流动，所述第二极性与所述第一极性相反。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述阻抗电路包括在所述栅极与源极之间以反向并联的形式排列的两组二极管。
15.根据权利要求12所述的设备，其中所述阻抗电路包括在所述栅极与源极之间的两组二极管，所述两组二极管分别配置和设置用于沿相反的方向通过电流。
16.一种通信设备，包括在主节点处的主电路，配置和设置用于在通信总线上传送配置信号和地址信号；以及在所述总线上的从属节点处的多个从属电路，每一个从属电路均具有开关，所述开关将所述从属电路与在所述总线上紧邻的从属电路耦合，并且每一个从属电路都配置和设置用于通过以下方式来响应配置信号在第一模式下，控制所述开关处于关断状态以便阻止所述地址信号被传递所述总线上紧邻的从属电路，存储来自所述地址信号的地址信息，并且在存储所述地址信息之后切换至第二模式，以及在第二模式下，控制所述开关处于接通状态以便使所述地址信号被传递至总线上紧邻的从属电路。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述从属电路配置和设置用于响应于存储所述地址信息，向所述主电路传送确认信号，以及所述主电路配置和设置用于通过在总线上传送用于所述总线上另一个从属电路的另一个地址信号来响应所述确认信号。
18.—种地址分配方法，用于向在总线上以级联结构的形式彼此连接并且与主电路连接的多个从属电路分配地址，所述方法包括从所述主电路传送第一信号；在每一个从属电路处接收所述第一信号，关断开关以便阻止来自所述主电路的其他通信通过所述从属电路并且被传递至所述总线上另一个紧邻的从属电路；从所述主电路传送第二信号，所述第二信号包括地址分配数据；以及在所述从属电路之一处，响应于接收所述地址分配数据，存储所述地址分配数据中指示地址的数据，并且接通开关以便传递从所述主电路至总线上紧邻的从属电路的通信。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括从所述主电路传送第三信号，所述第三信号包括用于另一个从属电路的地址分配数据，以及在所述另一个从属电路处，响应于接收在所述第三信号中的所述地址分配数据，存储在所述地址分配数据中指示地址的数据，并且接通开关以便传递从所述主电路至总线上紧邻的从属电路的通信。
20.根据权利要求18所述的方法，其中关断开关和接通开关分别包括操作微控制器产生控制信号以便控制所述开关分别工作处于关断状态和接通状态，以及其中存储数据包括操作所述微控制器处理所述地址分配数据并且存储所述地址分配数据中的地址分配信息。
全文摘要
本发明涉及一种网络通信电路、系统和方法。各种示例方面针对涉及包含在总线上通信耦合的开关在内的设备和方法，其中所述开关中的一个或者多个操作用于在第一模式下阻止信号通过所述开关，并且在第二模式下使信号通过所述开关。逻辑电路通过存储所述地址信息以及用所述地址信息配置所述装置来响应在所述第一模式下接收到的寻址信息。所述逻辑电路忽略在所述第二模式下接收到的地址信息(例如不用在所述第二模式下接收到的地址信息重新配置所述装置)。
文档编号H04L12/40GK103001842SQ20121034250
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月14日 优先权日2011年9月16日
发明者皮特·尼尔洛普, 克莱门斯·G·J·德哈斯, 瑞奈尔·埃文斯, 弗兰克·克劳斯特斯 申请人:Nxp股份有限公司