用于总线系统的用户站和用于调节总线系统的发送信号的方法与流程

本发明涉及一种用于总线系统的用户站和一种用于调节总线系统的发送信号的方法，利用所述用户站和所述方法减少发射并且尽管如此仍能够满足总线系统的定时要求。

背景技术：

也已知为lin总线的本地互联网（lin）例如在车辆中用于特别是在车辆门或车辆座椅中的智能传感器和执行器之间的成本适宜的通信。lin总线基于单线总线并且作为串行通信系统来详细说明。lin总线归类为现场总线并且经常与can总线组合。通过lin主机，lin从机也能够由can总线或can总线系统可达。在can总线系统中，消息借助can协议传输，如其在iso11898中在can规范中所描述的那样。

对lin发送/接收装置（其也称为lin收发机）的要求是：

-遵守功能参数、如边沿和周期性的足够的定时，

-发射，

-直接功率注入（dpi），这是用于根据标准iec62132-4在电磁兼容（emv）领域内进行抗干扰测量的方法，和

-静电放电（esd=electrostaticdischarge）。

所述要求彼此矛盾，使得lin收发机经常不满足所述要求中的一些并且于是必须寻找折衷，以便满足对lin收发机所提出的要求。这特别是针对功能定时和发射的要求。

当前的lin规范2.2要求当lin收发机的设计针对相应的边沿陡度来设计时仅仅能够达到的定时，该边沿陡度在从隐性至显性和从显性至隐性的切换过程中存在。

lin收发机的线路连接的发射根据按照iec61967-4，集成电路，电磁发射的测量，150khz至ghz-部分4：传导发射的测量-1/150直接耦合方法的150欧姆方法来测量。在发射测量中评估lin总线线路的分离的交流信号（ac信号）。借助谱分析仪在耦合输出点测量频谱。

在当前的工程中常见的问题在于，在通过设计水平满足定时要求的情况下通常出现发射中的越界。当前，很多的重新设计步骤是必需的，以便达到满足所有要求的水平。对此不利的是，重新设计步骤是时间和成本密集的，因为必须写下新的掩膜组。当前必要的是，通过lin收发机的耗费的和昂贵的重新设计逐步地摸索着靠近所有要求的满足。

此外，所确定的最佳折衷强烈地受外部接线和寄生效应影响。对此还有，部分地在串行状态中，并非所有对lin收发机提出的要求都被满足，这导致lin收发机或lin用户站和因此lin总线系统的用户侧上的不满足。

技术实现要素：

因此，本发明的任务是提供一种用于总线系统的用户站和一种用于调节总线系统的发送信号的方法，所述用户站和所述方法解决之前提及的问题。特别是应该提供一种用于总线系统的用户站和一种用于调节总线系统的发送信号的方法，其中用于满足不仅关于定时方面的要求而且关于发射方面的要求的耗费的重新设计步骤可以省去并且可以对布线的变化进行反应，使得可以以简单并且成本适宜的方式遵守所提及的要求。

该任务通过具有权利要求1的特征的用于总线系统的用户站来解决。该用户站包括：第一检测单元，用于检测通过基于在总线系统中发送的消息的切换过程所致的发射/放射的数值；第二检测单元，用于检测在总线系统中发送的消息的边沿陡度；和调节单元，用于基于第一检测单元的检测结果和第二检测单元的检测结果来调节在总线系统中发送的信息的边沿陡度和/或边沿形状，以便最小化通过基于在总线系统中发送的消息的切换过程所致的干扰并且满足总线系统对消息定时的要求。

利用该用户站，耗费的重新设计步骤不再是必需的，以便不仅满足在总线系统的边沿的定时方面的要求并且满足在用户站和/或总线系统的发射方面的要求。由此可以在用于满足要求的道路上节省研发成本，使得可以以简单并且成本适宜的方式遵守所提及的要求。

在用户站中发送/接收装置或通信控制装置的设计被设计成，使得发送信号的边沿不超过一定的陡度。由此不违反通过lin规范2.2规定的极限值。此外，除了边沿陡度之外还一并考虑lin边沿的形状，以便作为其他影响参量来减小发射。

另一个优点在于，用户站利用由其执行的方法匹配于导致不同总线参数的相应的应用条件。这特别是对于诸如在车辆制造业领域中的原始设备制造商（oem=originalequipmentmanufacturer）是大的优点。

对此还有，用户站利用由其执行的方法消除对半导体工艺的公差的依赖性。

也有利的是，用户站利用由其执行的方法消除对环境条件、如供电电压和温度的变化的依赖性。因此在电特性（electricalcharacteristics）中可以遵守更严格的公差。

用户站的其他有利的设计方案在从属权利要求中予以描述。

优选地，用户站还包括用于发送和/或接收消息的发送/接收装置，其中检测单元被设计用于在发送/接收装置发送消息期间检测干扰和边沿陡度。

可以的是，第一检测单元在总线系统的总线上具有耦合电容，以便检测干扰。

在用户站中，第一检测单元还可以被设计用于在检测干扰之后放大所检测的干扰，集成所放大的干扰或者进行所放大的干扰的幅度检测。

可能地，作为具有两个比较器阈值的比较器的第二检测单元被设计用于检查边沿陡度是否对应于预先确定的值。

用户站可以被设计用于根据lin标准发送和/或接收消息。

也可以设想的是，用户站还具有用于为总线系统的另外的用户站建立消息或从总线系统的另外的用户站读取消息的通信控制装置。在这种情况下，第一和第二检测单元和/或调节单元可以是通信控制装置的部分或是发送/接收装置的部分。

之前描述的用户站可以是lin总线系统的部分，该lin总线系统具有总线和作为主机的第一用户站和作为从机的至少两个第二用户站，所述第一用户站和第二用户站通过总线相互连接，使得所述用户站可以彼此通信。此外，第一用户站和至少一个第二用户站是之前描述的用户站。

之前提及的任务还通过具有权利要求10的特征的用于调节总线系统的发送信号的方法来解决。该方法包括以下步骤：利用检测单元检测通过基于在总线系统中发送的消息的切换过程所致的发射/放射的数值；利用第二检测单元来检测在总线系统中发送的消息的边沿陡度；和利用调节单元，基于第一检测单元的检测结果和第二检测单元的检测结果来调节在总线系统中发送的信息的边沿陡度和/或边沿形状，以便最小化通过基于在总线系统中发送的消息的切换过程所致的干扰并且满足总线系统对消息定时的要求。

本发明的其他可能的实现方案也包括之前或随后关于实施例描述的特征或实施方式的未明确提及的组合。在此，本领域技术人员也将单独方面作为改进或补充添加至本发明的相应基本形式。

附图说明

随后参照附图并且借助实施例来详细描述本发明。其中：

图1示出根据第一实施例的总线系统的简化框图；

图2示出根据第一实施例的总线系统的用户站的框图；

图3示出根据第一实施例的总线系统的发送/接收装置的简化框图；

图4示出根据第一实施例的总线系统的检测单元的简化框图；

图5示出根据第一实施例的在利用第一检测单元的发射测量中的极限值的图形；

图6示出根据第一实施例的总线系统的发送信号从隐形电平到显性电平的过渡的时间走向图并且图7示出由此产生的总线信号；

图8示出根据第一实施例的用于阐明边沿陡度的调节的总线系统的总线信号的时间走向图；

图9示出根据第一实施例的用于阐明边沿形状的调节的总线系统的总线信号的时间走向图；以及

图10示出根据第二实施例的总线系统的用户站的框图。

在附图中，只要不另作说明，相同或功能相同的元件配备有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出例如可以是lin总线系统的总线系统1。总线系统1可以应用在车辆、特别是机动车、飞机等中或应用在医院等中。特别是，总线系统1在实施为lin总线系统时可以用于在车辆座椅或车辆门的电组件、如传感器、执行器等之间的通信。

在图1中，总线系统1具有多个分别连接到总线40上的用户站10、20、30。通过总线40，消息41、42、43可以以信号的形式在各个用户站10、20、30之间传输。在lin总线系统作为总线系统1的情况下，用户站10可以是lin主机，而用户站20、30分别是lin从机，所述lin从机在控制方面位于lin主机的下级。

如图1中所示，用户站10具有通信控制装置11和发送/接收装置12。用户站20分别具有通信控制装置21和发送/接收装置22。而用户站30具有通信控制装置31、发送/接收装置32和装置33。用户站10的发送/接收装置12、用户站20的发送/接收装置22和用户站30的发送/接收装置32分别直接连接到总线40上，即使这在图1中未示出。

通信控制装置11用于控制用户站10通过总线40与用户站20、30中的一个或多个另外的用户站的通信。发送/接收装置12用于发送信号形式的消息41并且用于调节总线系统1的发送信号tx（参见图6），以便满足发射和定时方面的要求，如之后还参考图2至图9详细描述的那样。通信控制装置11可以如用于lin主机的常规lin控制器那样实施。

通信控制装置21用于控制用户站20通过总线40与用户站10的通信。发送/接收装置22用于发送信号形式的消息42或44到用户站10或从用户站10接收信号形式的消息41。此外，发送/接收装置22用于调节总线系统1的发送信号tx（参见图6），以便满足发射和定时方面的要求，如之前已经提及和之后还详细描述的那样。通信控制装置21可以如用于lin从机的常规lin控制器那样实施。

通信控制装置31用于控制用户站30通过总线40与用户站10的通信。发送/接收装置32用于发送消息43到用户站10或从用户站10接收消息41。发送/接收装置32可以如用于lin从机的常规lin收发机那样实施。装置33用于调节总线系统1的发送信号tx（参见图6），以便满足发射和定时方面的要求，如之前已经提及和之后还详细描述的那样。

图2更详细地示出发送/接收装置12。发送/接收装置22分别以与发送/接收装置12相同的方式构造，使得针对发送/接收装置22也参考发送/接收装置12的随后描述。

根据图2，发送/接收装置12具有上拉单元121、唤醒单元122、esd保护单元123、可实施为lin二极管的反极性二极管124、lin驱动器125、lin接收单元126、lin边沿控制单元127、过滤器128、单元129、第一检测单元131、第二检测单元132和调节单元133。单元121至129具有与常规lin收发机的相应单元121至129相同的功能。发送/接收装置12在通过唤醒单元122和lin接收单元126的端子51、52的相应控制中借助端子53至55由电压源50来供应电压，以便从总线40接收信号或者被置于所谓的睡眠状态。在端子52、即被实施为接收比较器的lin接收单元126的输出端上，从总线40接收的信号rxlin或接收信号rx被转发到通信控制装置11。此外，发送/接收装置12具有另外的供应端子56至58，其如端子51至55那样与常规lin收发机的端子相同并且因此在此未进一步解释。

在端子61（lin总线）处，发送/接收装置12连接到总线40上。在端子62（lingnd）处，发送/接收装置12连接到总线40的接地上。在输入端63处，发送信号tx（参见图6）从通信控制装置11馈送到发送/接收装置12中。通过输入端64可以馈入信号txaus（txoff）。由调节单元133调节的发送信号tx输入给输入端65。另外的输入端66至72与常规输入端相同并且因此在此未详细解释。

图3示出根据第一实施例的在调节图中的第一和第二检测单元131、132和调节单元133的布置。用户站30的装置33同样包括第一和第二检测单元131、132和调节单元133。由此，用户站30的装置33也具有第一和第二检测单元131、132和调节单元133的随后描述的功能。

根据图3，第一和第二检测单元131、132分别连接到总线40上。调节单元133后置于第一检测单元131。调节单元133同样后置于第二检测单元132。第一和第二检测单元131、132的输出端因此连接到调节单元133的两个分开的输入端上。lin驱动器125后置于调节单元133并且因此也后置于检测单元131、132。反极性二极管124后置于lin驱动器125。

图4更详细地示出用于检测发射的第一检测单元131的结构。第一检测单元131具有耦合输出网络（该耦合输出网络具有耦合电容1311、电阻1312和耦合输出点1313）、放大模块1314和积分或幅度检测模块1315。第一检测单元131可以利用耦合输出网络按照根据iec61967-4的150欧姆方法来定性检测发送/接收装置12的线路连接的发射。

在运行中，总线40上的耦合电容1311用于检测通过切换过程所致的干扰和因此由干扰引起的发射。利用放大模块1314来放大在耦合输出点1313上检测的干扰。利用后置于放大模块1314的积分或幅度检测模块1315来关于时间t积分所检测的并且由放大模块1314放大的干扰。替代地或附加地，积分或幅度检测模块1315也可以检测干扰的幅度。

然后，调节单元133例如通过比较由积分或幅度检测模块1315输出的值来判断，发射的要关注的预先确定的阈值90、91是否被超过。阈值90、91在图5中以特定的示例示出。

图5示出频率f的在耦合输出点1313上检测的频谱的极限值，其中在图5中的纵轴上绘出以dbμv为单位的发射。在图5中，预先确定的阈值90是没有电容总线负载的lin总线系统中的阈值。预先确定的阈值91是具有电容总线负载的lin总线系统中的阈值。

如果发射的预先确定的阈值90、91被超过，则调节单元133执行调节干预，以便将发射调节到预先确定的阈值90、91以下。这随后借助图6至9来详细解释。

图6示出发送信号tx关于时间t的走向，如该发送信号在进行发送的用户站10上由通信控制装置11输入给发送/接收装置12的输入端。发送信号tx是具有隐性电平85和显性电平86的矩形信号。在图6中，作为示例仅仅示出发送信号tx在时间t0时从隐性电平85到显性电平86的过渡。

图7示出由图6的发送信号tx产生的总线信号45的电压走向。实施为比较器的第二检测单元132借助两个比较器阈值在总线信号45的切换边沿期间检查，是否达到总线信号45的所要求的边沿陡度。在此，第二检测单元132在时间t1将对应于总线信号45的总线电压vs与上阈值95进行比较。在时间t2，第二检测单元132将对应于总线信号45的总线电压vs与下阈值96进行比较。如果边沿陡度正常，则在时间t1低于上阈值95并且在时间t2低于下阈值96。而如果发送信号tx在时间t0从显性电平86转变至隐性电平85，则边沿陡度在以下情况下正常，即在时间t1超出下阈值96并且在时间t2超出上阈值95。然而，当在时间t1低于或超出两个阈值95、96时，边沿陡度不正常。

调节单元133执行由检测单元131、132检测的参量的加权。根据结果，调节单元133调节边沿陡度，如图8中所示，以便遵守通过阈值95、96预先给定的极限，和/或调节边沿形状，如图9中所示，以便遵守发射的极限值。

基于发送信号tx的总线信号45的边沿陡度和/或边沿形状由调节单元133的调节被调节成，使得出现尽可能少的由切换过程造成的干扰，这对于遵守发射极限值是最佳的。借助第二检测单元132分别检查，基于发送信号tx的总线信号45的边沿陡度不下降到总线系统1的定时规范中的所要求的极限值以下。如果这应该是这种情况，则边沿陡度或边沿形状一直以步距向上修正，直至满足总线系统1的定时规范。所述机制不仅对于上升边沿而且对于下降边沿存在并且在需要时在发送信号tx的每个边沿处调节参量。

因此，用户站10的发送接收装置12以及用户站20的发送接收装置22和装置33执行调节方法，该调节方法在通信正常运行时在总线系统1上工作。调节能够改变边沿陡度以及边沿形状，使得减小发射并且尽管如此仍能够满足总线系统1的定时要求。在此，使用用于调节边沿陡度和边沿形状的步距的相应的细的粒度。

图10示出根据第二实施例的用户站10。在此，第一和第二检测单元131、132和调节单元133是通信控制装置110的部分。通信控制装置10还具有单元111，该单元具有常规lin通信控制装置、即通信控制装置11的功能。而发送/接收装置120如常规lin发送/接收装置那样构造。在其他方面，根据本实施例的用户站10如根据第一实施例的用户站10那样构造。

根据本实施例的一种修改方案，仅仅调节单元133是通信控制装置110的部分。而第一和第二检测单元131、132是发送/接收单元120的部分。自然，第一和第二检测单元131、132和调节单元133至通信控制装置110和发送/接收装置120的其他分配也是可以的。

根据第一和第二实施例和其修改方案的用户站10、20、30的总线系统1和方法的所有之前描述的设计方案可以单独地或以所有可能的组合应用。附加地，特别是可以设想以下修改方案。

根据第一和第二实施例的之前描述的总线系统1借助基于lin协议的总线系统来描述。然而，总线系统1也可以是其他总线系统。

如之前所述，之前描述的实施例的功能可以以收发机或发送/接收装置12或lin收发机或收发机芯片组或lin收发机芯片组或也以通信控制装置11等来实现。附加地或替代地，其可以集成到现有的产品中。特别是可能的是，所关注的功能或者在收发机中作为单独的电子部件（芯片）来实现或者嵌入在集成的整体解决方案中，其中仅仅存在一个电子部件（芯片）。

对此还可能的是，根据第一和第二实施例和其修改方案的用户站10、20、30和方法附加地通过用于调节总线系统的发送信号的定时的方法来补充，以便也在占空比（dutycycle）方面满足要求。在这种情况下，用户站10、20、30可以实施用于调节总线系统的发送信号的定时的方法，该方法包括以下步骤：利用检测单元来检测通过总线系统的总线发送的消息的所接收的比特的比特宽度；利用调节单元来确定待发送的消息的至少一个比特的比特宽度，以便满足总线系统对占空比的要求；并且利用调节单元基于由检测单元检测的比特宽度通过延迟与消息相应的发送信号的边沿来调节与待发送的消息相应的信号的比特宽度。该方法在本发明的申请人的另外的申请中予以详细描述。