前馈振铃抑制电路的制作方法

本申请案涉及总线操作，并且具体地说，涉及振铃抑制电路。

背景技术：

控制器区域网络(controllerareanetwork，can)总线是连接网络中的一个或多个节点的多主要串行总线。can总线通常用于汽车和工业自动应用，然而它也可以应用于其它应用。can总线的使用是由各种iso标准决定的，例如，用于can协议的iso11898-1、用于高速can物理层的iso11898-2和用于低速或容错can物理层的iso11898-3。

当前can总线可以能够支持不同数据速率，例如1mb/s到10mb/s。然而，此类数据速率的支持取决于被正确地终止的网络。在当前网络中，这一终端可以包括例如在网络的端节点和中间节点处的120ω终端电阻，所述中间节点是经由具有足够短的长度的短截线连接到总线的。此处终端是为了防止总线上的反射，这种反射可以使总线上信令的完整性失真或受损。

can总线网络的拓扑结构可以包括多个节点，这些节点位于到在端节点处的终端电阻不同距离处。当节点中的一个传输(这可以引起总线上的振铃)时，距端接电阻器最远的节点可以引起反射。这可以减少总线可以正确地操作的最大数据速率。

传统地其它因素，例如总线缆线的长度，限制数据速率到一定速度，该速度低于振铃将成为问题的速度。然而can总线协议中的改进，例如can总线灵活数据速率(canbusflexibledatarate，canfd)，已经将可能的数据速率提高到振铃变得有影响时的程度。

因此，解决终端电阻和/或总线上振铃或反射的存在受到人们的关注。

us8593202提供了通过监测can总线自身上的信号来抑制振铃的方法。当检测到总线上的状态改变时，在固定时间周期内闭合开关以提供总线上的阻抗的降低。

技术实现要素：

根据第一方面，提供一种电路，其包括：终端电阻器，其经由开关耦合到总线；以及控制电路，其包括：输入端，其耦合到总线收发器的数据输入引脚；以及输出端，其耦合以控制终端电阻器，其中电路被配置成响应于输入位流上的转变选择性地将电阻器耦合到总线。

控制电路可以包括边缘检测器，该边缘检测器被配置成检测数据输入引脚上的转变。输入可以为边缘检测器的检测输入。控制电路可另外包括开关控制器，该开关控制器被配置成响应于边缘检测器检测到第一转变而闭合开关。开关控制器可以另外被配置成响应于边缘检测器检测到第二转变而打开开关。第一转变可以是显性到隐性的转变，且第二转变可以是隐性到显性的转变。

开关控制器可以被配置成在设定的时间周期闭合开关。设定的时间周期可以短于在总线操作的数据阶段中输入位流的位时间。在操作的数据阶段期间，时间的设定周期可以在大于总线的位时间的40％和小于总线的位时间的100％之间。开关控制器可以另外被配置成在设定的时间周期之后打开开关。终端电阻器和开关可以串联耦合在总线的第一导线和第二导线之间。

数据输入引脚可以耦合在总线控制器和总线收发器之间，且控制电路被配置成检测从总线控制器提供到总线收发器的数据位流中的转变。边缘检测器可以被配置成检测输入位流上的显性到隐性的转变。输入位流上的显性到隐性的转变可以对应于输入位流上的下降边缘。电路可以是振铃抑制电路。

根据第二方面，提供总线收发器，其包括：数据输入引脚，其被配置成接收输入位流；第一输出端，其被配置成输出总线信号；以及根据第一方面的电路。总线收发器可以被配置成转换输入位流以形成总线信号。总线收发器可以是控制器区域网络(can)总线收发器。

根据第三方面，提供一种系统，其包括：多个节点，这些节点耦合以经由控制器区域网络(can)总线通信，其中每个节点包括第二方面的总线收发器。

附图说明

将参考图式仅通过举例描述实施例，在图式中：

图1是示出了具有多个节点的can总线网络的例子的示意图；

图2是根据例子的节点的示意图；

图3是根据实施例的示出了总线收发器和电路的示意图；

图4是示出了实施例的例子操作的信令图；并且

图5是示出了实施例的操作的另一例子的信令图。

应当理解，对于跨越一个以上图式的特征，相同参考标号指示相同特征。

具体实施方式

图1示出了包括经由can总线耦合在一起的多个节点的网络100的例子。

网络100包括第一节点101、第二节点102、第三节点103、第n节点104和第(n+1)节点105。节点101到节点105耦合在一起以通过can总线110通信。can总线110是两线总线，其包括canh导线111和canl导线112。在这种情况下导线111和导线112形成具有标称线路阻抗的双绞线。节点101到节点105中的每一个耦合到canh111和canl112。

在此例子中，标称线路阻抗是120ω，这是can总线的典型的一些自动应用。然而，将理解实施例适用于其它线路阻抗。另外，将理解线路的确切阻抗可以受到例如缆线和/或绝缘材料等物理因素影响。当假定线路阻抗是120ω时，实际线路阻抗可以围绕这一值改变且可以被认为是近似于120ω。类似地，终端电阻器可以由于现实世界实施方案而就它们的确切值发生改变。

第一节点101是总线110的第一端节点且具有120ω的终端电阻131。将了解120ω是根据缆线阻抗的此例子的。第二节点102是第二端节点且具有120ω的终端电阻132。第三、第n和第(n+1)节点是中间节点，且经由短截线140、141和142耦合到can总线110。此类中间节点可以是无端接的或在一些系统中任选地施加有在千欧姆范围内的高阻终端。在一些例子中，高阻终端可以在缆线的这些准开口端处提供有限的振铃抑制，但是由于与标称缆线阻抗的偏差，效果是非常有限的。

节点中的每一个可耦合到其它电路，例如传感器或微控制器，这些其它电路可被配置成使用can总线110而与其它节点中的一个或多个通信。

图2示出了节点201的例子，例如，更详细地说，节点101到节点105中的一个。

节点201耦合到can总线110，其中短截线241耦合到canh导线111，并且短截线242耦合到canl导线112。短截线241、242耦合到节点201的can总线收发器210。将了解，在不需要短截线(例如，对于端节点)的情况下，can总线收发器将直接耦合到导线111和导线112。

can总线收发器210经由发射数据连接(txd)251和接收数据连接(rxd)252而耦合到can控制器220。

can控制器220可形成节点201的微控制器230的部分。

微控制器230可以确定总线上待传输的消息且将这些消息提供到can控制器220。微处理器可以接收来自总线的消息且解译它们，其中所述总线是来自can控制器220的。微控制器230可以另外连接到其它实体，例如传感器或致动器，且微控制器230在其它实体和总线之间提供接口。

can控制器220可以(经由总线收发器210)接收来自总线的位且将位重构到待通过微控制器解译的消息中去。can控制器可以接收来自微控制器230的消息且以串行位形式经由can收发器210将消息提供到总线。

can收发器210可以将来自can控制器220的txd引脚251上的数字数据位转换成模拟总线信号。can收发器210可以另外将模拟总线信号转换成待经由rxd引脚252提供到can控制器220的数字位。

通过某些参数决定网络100的实施方案，以便减少振铃且在较高数据速率处保护用信号发送数据的完整性。举例来说，can总线110可以具有最大长度，在最大长度下可以获得最大数据速率。在另一个例子中，连接中间节点101至105到can总线110的短截线140、141和142可以保持尽可能的短以减少反射。在一种情况下，can总线的最大长度可以被限制到40m且短截线的最大长度可以被限制到小于0.3m，然而，将了解这是借助于例子的。

尽管有此要求，总线和短截线的长度可以受制于其它因素。举例来说，在举例的自动应用中，可以通过媒介的形状与大小和节点的位置决定can总线网络的实施方案。不可能总是有如需要的那样短的短截线。此外，即使在短截线为按照实际尽可能短的情况下，振铃仍可以在较高数据速率处发生。

在无端接短截线线路中振铃可以破坏总线上的通信。这在使用新协议(例如canfd，其中数据速率是更高的)的情况下变成更严重的问题。解决振铃的一种方法是重新设计网络拓扑结构以便改进终端，然而这是费时且成本高的。

本申请案的实施例提供了可以在现有网络拓扑结构上实施的抑制振铃的方法。另外的实施例可以考虑在振铃抑制电路中实施抑制且缓解潜在干扰出现时的速度。

图3示出了根据实施例的振铃抑制电路300。图3的电路可以被实施为can收发器的一部分且can收发器210已经在图中示出。

图3的can收发器210耦合到发射数据输入引脚(txd)251和接收数据输出引脚(rxd)252。将了解，在一些例子中，txd251和rxd252可以连接到can控制器，例如，can控制器220。txd251可被连接成接收将在总线上发射的数据，且rxd252可被连接成提供已经在总线上接收到的数据。

can收发器210另外耦合到can总线110的第一canh导线111和can总线110的第二canl导线112。can收发器210可以包括发射放大器311，所述发射放大器311具有耦合到txd251的输入端和耦合到canh111和canl112的差分输出端。can收发器210另外包括接收比较器312，所述接收比较器312具有耦合到rxd252的输出端和耦合到canh111和canl112的差分输入端。

图3另外示出了耦合到txd251以及canh111和canl112的振铃抑制电路300。电路300包括边缘检测器301、开关控制器302、开关303和终端电阻(rt)304。到边缘检测器301的输入端耦合到txd252，且边缘检测器301的输出端耦合到开关控件302的输入端。开关控件302的输出端耦合开关303的控制输入端。当开关闭合时，开关303被配置成在canh111与canl112之间耦合终端电阻304。在此例子中，开关303的第一端耦合到canl112，且开关303的第二端耦合到rt304的第一端。rt304的第二端耦合到canh111。

电路300被配置成检测txd251上的边缘且作为回应闭合开关303。在设定的时间周期内闭合开关以便在该设定周期内降低can总线110的阻抗，这样的目的在于减少在无端接的节点处的任何潜在反射。开关闭合的时间周期可以与数据速率相关或与当检测到转变时数据在can总线上传输的速率相关。开关应当闭合的时间周期可以随着总线的不同数据速率而改变。具体地说，数据速率可以随着总线的操作模式而改变。举例来说，在仲裁模式期间，数据速率可以更慢以允许仲裁。在这种情况下，开关为闭合的时间周期与当总线在其最大数据速率下操作或接近其最大数据速率操作时开关为闭合的时间周期不同。

在操作中，边缘检测器301检测txd251上的边缘且提供检测到的边缘的指示到开关控件302。开关控制器302可以响应于该指示闭合开关303。开关控制器302可以在设定的时间周期内闭合开关303，之后它将打开开关303。当开关303闭合时，rt304在canh111与canl112之间作为can收发器的输出端连接。这可以提供can总线的阻抗减小的时间周期。

已经描述电路300响应于边缘的检测闭合开关303。在一些例子中，这一边缘是通过节点201确证的从显性到隐性状态的转变。节点201可以被认为是确证当其不发射(或没有试图发射)时的隐性状态。当节点201开始发射时，节点201可以确证显性状态。换句话说，当节点已经控制了can总线110的状态时，节点确证显性状态。

当节点201确证显性状态时，通过驱动can总线110低阻(～10ω)到5v供电轨的发射器输出级来确定can总线110上的阻抗。可以通过隐性到显性转变上的发射器来抑制网络中的振铃。

在显性到隐性状态的转变时，通过网络中终端电阻器确定隐性状态中总线上的阻抗。在处于端节点的终端电阻器大约是120ω的情况下，终端电阻器并联将提供大约60ω的阻抗(例如iso11898-2定义在45ω和70ω之间的目标范围)。

在这种情况下，边缘检测器可以被配置成检测从显性到隐性状态的边缘晶体管，且响应于这一检测闭合开关。

图4示出了示出当被配置成检测从显性到隐性状态转变时的电路300的操作的信号图。

图4示出了位于连接txd251的从can控制器提供到can收发器的位的信号400。在此例子中，发射位耗费的时间t位是500ns，然而，将了解这仅是一个例子。将了解，发射位耗费的时间t位对应于can总线的数据速率。在这种情况下，数据速率对应于为500ns的t位的位速率，然而数据速率可以随着can总线的操作而改变。将了解，当数据速率改变时，例如由于操作模式的改变，开关为闭合的时间周期将相应地改变。

另外示出了开关控制信号410，其中当信号较低时开关303是断开或打开的，且当信号较高时开关303是接通或闭合的。示出了can总线上的信号420。当can总线信号420较高时，确证显性状态，且当can总线信号420较低时，确证总线上的隐性状态。信号430示出了在总线上通过can总线收发器接收并通过连接rxd252被提供到can控制器的位。

在操作中，can总线控制器220提供串行位流400到can收发器210以供在总线上发射。边缘检测器301监测这一位流上的边缘。在时间441处，txd400上的信号从低到高转变，这将引起can总线信号420上的显性到隐性的转变。将了解，txd400从低到高的转变不会立刻引起can总线上的变化，这是因为随着信号400被can收发器210接收且被转换成用于can总线210的总线层级，存在延迟。

边缘检测器301可以向开关控制器302指示已经检测到边缘且从开关控制器302到开关的控制信号410变高。开关控制器302可以被配置成在固定时间周期内保持信号410较高。响应于来自开关控制器302的控制信号410，开关303闭合且连接终端电阻器rt304到can总线110。当rt304是连接的时，可以抑制来自网络的振铃能量。

之后的时间周期，开关控制器信号402将同样在442处变位，且开关将打开，断开rt的连接。在此例子中，开关为闭合的时间周期(t开关)应当足够大以抑制振铃且应当短于位时间(t位)。将了解，时间值将取决于can总线的数据速率。例如对于在2mbit/s处的通信，t位的例子值可以是500ns且t开关可以是400ns，其中例如rt＝120欧姆。可以选择时序参数t开关为例如小于t位的容限，在这种情况下容限是10％且对于其开关为闭合的周期被选择为400ns。例如，rt可以被选择为与缆线的特性阻抗相同。

将了解在上述内容中，动作已经与信号变高和变低相关联。将了解高和低的选择对应于显性/隐性转变且对于不同总线系统可以不同。举例来说，在一些情况下开关可以响应于信号410在高的内部变低而闭合，前提是这对应于显性到隐性转变。

在上述内容中，边缘检测器被描述为检测在从can控制器提供到can收发器的信号上的边缘。可能存在提供于can总线上的用于检测can总线自身从显性到隐性的转变的振铃抑制电路的实施方案。

检测txd251上的边缘为电路300的反应提供了额外的时间。txd251上的边缘在被输出到can总线110上之前首先通过can收发器210处理。在本申请案的实施例中，边缘在其存在于can总线110上之前可以被检测到。如果边缘被检测到在can总线上，那么边缘检测器和开关上的时序约束将严重很多。

如果转变在can总线自身上被检测到，那么此处可以出现一种情况，其中can总线线路111和112上的干扰可以被解译为振铃，且无意地触发抑制电路，且随之在此类干扰出现的任何随机时间处无意地破坏can总线信号。

在应用的例子中，振铃抑制电路响应于在发射数据输入引脚251到can总线收发器上的显性到隐性转变，而不是在can总线自身上检测到的转变。系统的每个节点可以具有耦合到它的振铃抑制电路。在这种情况下，节点中的每一个的振铃抑制电路可以对与在总线自身的信号转变相反的不同信号作出反应。具体地说，这一问题可能在其中两个或大于两个节点(或总线收发器)同时在总线上活动的情境中出现。

在第一情况中，两个或大于两个节点(总线收发器)可以在总线上活动但是发射相同的数据。在两个或大于两个节点发射显性到隐性转变之后，两个或大于两个节点的振铃抑制电路系统将闭合它们的相应的开关。在这种情况下，如果仅有一个节点活动，那么效应可以类似。

在第二情况中，两个或大于两个节点可以在总线上活动但是可以发射不同数据。在此情境下，第一多个节点发射对应于隐性状态的位且第二多个节点发射对应于显性状态的位。发射隐性位的节点的振铃抑制电路将在设定的时间周期(t开关)闭合它们相应的开关。在这一周期(t开关)期间闭合这些开关可以引起总线上的电压为未经限定的，因为相应的开关的闭合可以降低总线的阻抗到小于最小阻抗(例如50ω)。

本申请案的发明人已经研究了其中两个或大于两个节点(总线发射器)可能同时在总线上活动的情境，且具体地说其中两个或大于两个节点是当发射不同事物时同时活动的。

在这三种情境中，总线上的数据速率对应于仲裁阶段的仲裁速度，仲裁速度与总线的数据阶段的数据速率相比更慢。图5示出了根据这些情境中的一个或多个的多个总线发射器在总线上活动的例子。

图5是示出第一总线收发器和第二总线收发器的信令以及相关联的振铃抑制电路系统的信令图式。图5示出了其中第一总线收发器和第二总线收发器都是活动的且发射相同数据的第一情境581。图5还示出了其中第一收发器和第二收发器都是活动的且发射不同数据的第二情境582。

对于第一收发器和相关联的振铃抑制电路系统，示出了发射数据引脚信号(txd1)510和接收数据引脚信号(rxd1)540。将了解，这些信号可以为存在于第一总线收发器210的发射数据输入引脚251和接收数据输出引脚252上的信号。另外，示出了与第一总线收发器210相关联的振铃抑制电路300的开关控制信号(switch1)520，其中低值对应于开关为断开或打开且高值对应于开关为闭合或接通。

对于第二收发器和相关联的振铃抑制电路系统，示出了发射数据引脚信号(txd2)550和接收数据引脚信号(rxd2)570。将了解，这些信号可以为存在于第二总线收发器210的发射数据输入引脚251和接收数据输出引脚252上的信号。另外，示出了与第一总线收发器210相关联的振铃抑制电路300的开关控制信号(switch2)560，其中低值对应于开关为断开或打开且高值对应于开关为闭合或接通。

另外，示出了信号(can总线)530。这一信号是can总线自身上的信号。

从图5可以看出，对于第一周期581，tdx1510和tdx2发射相同数据。在这种情况下，第一总线收发器和第二总线收发器都是活动的且在总线上发射(或尝试发射)相同数据。在时间583处，在第一总线收发器处的信号txd1510和在第二总线收发器处的信号txd2550都从低到高转变，这提供显性到隐性边缘。相应的总线收发器转换txd1和txd2以用于在can总线上输出。在第一总线收发器处的振铃抑制电路检测在txd1510上的转变，且在第二总线收发器处的振铃抑制电路检测在txd2550上的转变。响应于边缘的检测，第一振铃抑制电路和第二振铃抑制电路的相应的开关控制信号switch1520和switch2560因此变高。在时间583处，can总线530开始从显性到隐性的转变。

应注意，图5的例子的位速率是以仲裁位速率的形式给定的。这是因为其中一个以上总线发射器同时起作用的情境全部对应于仲裁位速率而不是(较快)数据位速率发生。本发明人已经确认其中一个以上总线发射器可以同时活动的三种情境。

在can/canfd协议中存在三种情境，其中两个或两个以上发射器可以同时在can总线上活动。

1)在可以发生在每个can帧开始处以确定其允许发射的节点的仲裁阶段期间。在此例子中，实际仲裁速度是500kbit/s，其导致t位＝2us

2)在误差帧期间。在任何时刻处，已经检测到允许节点中断通信以发信号通知误差。在此例子中，中断节点将以仲裁速度(例如，500kbit/s，其中t位＝2us)发送六个显性位

3)在确认位期间。除了成品消息的发送节点之外的所有节点可以发送显性ack位到总线以发信号通知发送can帧的适当格式。这以仲裁速度(500kbits/s，其中t位＝2us)发生。

在此例子中，给定仲裁位速率为500kbit/s，其中位时间t位590为2us。这仅为借助于例子且仲裁速率的值是可以变化的。然而，将了解，仲裁位速率总是比数据阶段位速率更慢。

在此例子中，可以闭合开关303一段时间。关于can总线的数据阶段的位时间t位限定时间周期。在此例子中，数据阶段的t位可以为500ns(对应于2mbits/s的最大数据阶段位速率)。开关为闭合的时间长度足够影响阻抗和抑制振铃但是小于数据阶段的位时间。在一个例子中，开关为闭合的设定周期可以为t位的90％。在这种情况下400ns。

返回参考图5，在设定周期内开关控制信号switch1520和switch2560闭合相应的开关。设定周期小于数据阶段的t位，并且因此在仲裁阶段中设定周期是仲裁阶段的t位的一部分。在实际例子中，仲裁阶段的t位为2us且数据阶段的t位为500ns，因此对于小于四分之一的仲裁阶段t位开关是闭合的。

在时间583处，can总线可以从显性状态转变到隐性状态。即使由于多个开关闭合导致总线上的电压变得未经限定，电压为未经限定的周期与仲裁阶段t位相比也是较小的。

时间周期582示出了其中第一总线收发器和第二总线收发器尝试发射不同数据到can总线的情况。在时间584处，第一总线收发器在其txd引脚(txd1)510上接收低到高的转变，第二总线收发器在其txd引脚(txd2)550上接收低位。在仲裁中，第二总线收发器获得对总线的控制，且txd2上的信号被转换到总线层级且输出到can总线530。

第一总线收发器的振铃抑制电路检测在txd1510上的转变且提供信号switch1以闭合其开关。即使边缘txd1510并没有在总线上输出，响应于switch1闭合开关耦合can总线到终端电阻器。对于开关为闭合的持续时间，这可以在can总线530上引起未经限定的电压585。

第一总线收发器和第二总线收发器检测在总线上的信号且经由接收输出引脚信号rxd1540和rxd2570将它们提供到它们相应的can控制器。rxd1540和rxd2570示出提供到相应的can控制器的未经限定的电压585。开关为闭合的设定周期与仲裁位时间相比较小并且因此电压为未经限定的周期与t位相比较小。can控制器可以对传入rxd进行取样且这通常不在位刚刚开始处进行，而是实际上在位的中间和末端之间进行。在586处示出了信号rxd1540和rxd2570的can控制器取样点。在一些例子中，取样时间可以在位时间t位的50％到80％处。可以看出，在再次打开任意开关且总线上的电压不再为未经限定的之后，对信号rxd1和rxd2进行取样。

在上述内容中，已经对can总线的仲裁阶段和数据阶段进行了参考。can总线的存取机制为按位仲裁，在此期间总线的位速率降低。仲裁位速率也可以例如用于误差检测。can总线的数据速率与仲裁位速率相比快很多。举例来说，当仲裁位速率可以在500bit/s附近时，在一些系统中数据位速率可以高于2mbit/s。将了解，在不同实施方案中数据位速率和仲裁位速率可以不同，然而仲裁位速率必须为数据位速率的一部分。

在上述内容中，讨论了开关为闭合的设定的时间周期。在一些例子中，这一设定周期可以对应于小于数据阶段的数据速率的位时间t位的容限。已经给出设定周期近似为数据阶段的位时间t位的90％的例子，然而将了解，在一些情况下，设定时间可以对应于大于数据阶段的位时间的40％且小于100％的时间。将了解，can总线进行操作的位时间和数据速率可以随着can总线操作类型而变化。上文在图5中给出了一个例子，其中can总线以仲裁数据速率操作。在一个例子中，其中设定时间周期被设置成数据阶段的位时间的90％，将了解，设定时间周期将小于仲裁阶段中位时间的25％。

然而，可以出现其中can总线的数据速率可以增大以使得设定时间周期目前大于位时间的100％的情况。替代地，设定周期可以如此长以至于即使当第二转变出现时开关仍保持闭合。举例来说，对于2mbit/s(t位＝500ns)的数据阶段数据速率的特定装置可以具有对于t开关＝400ns的开关的设定周期。如果此装置用于t位＜400ns的较快数据速率，那么开关可以在位时间末尾保持闭合且当第二转变出现时闭合。这将在开关和发射器之间产生短路电流。

在实施例中，振铃抑制电路可以检测第一转变且作为回应闭合开关。在另一实施例中，振铃抑制电路可以在第一转变之后另外检测第二或下一个转变且作为回应打开开关。在具体例子中，振铃抑制电路系统可以检测总线收发器的txd引脚上的显性到隐性转变，且作为回应闭合开关。振铃抑制电路可以继续监测txd引脚且检测引脚上的随后的隐性到显性转变。振铃抑制电路可以响应于此检测打开开关。

在上述内容中，参考can总线描述了例子。然而，将理解实施例可以适用于其中振铃可能成为问题的其它差分或双路总线。另外将理解，虽然前文已经以从高到低的转变的形式描述了在txd引脚上的显性到隐性转变，但是这是设计的问题且在一些其它系统中可以为相反的。在一个例子中，实施例可以的根据具有对应于canfd帧的位时间的数据阶段的位时间的canfd操作。