专利名称：具有用于总线系统的收发器电路的电路装置和用于总线系统的节点的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的电路装置以及一种具有权利要求6的前序部分的特征的节点。
背景技术：
尤其是汽车或者载货汽车的控制设备、传感器技术和执行器常常借助通信系统 (如以名称“FlexRay”公知的总线系统)彼此连接。在总线系统上的通信量、访问和接收机制以及故障处理通过协议来调节。FlexRay是一种快速的、确定性的(deterministisch)且容错的总线系统，尤其是在汽车中采用。FlexRay协议根据时分多址(TDMA，Time Division Multiple Access)的原理来工作，其中给参与者或要传输的消息分配固定的时隙，参与者或要传输的消息在这些固定的时隙中排他地访问通信连接。时隙在此以固定的循环重复， 使得消息通过总线传输的时刻可以精确地被预报并且确定性地进行总线访问。为了最优地利用用于在总线系统上传输消息的带宽，FlexRay将循环划分成静态部分和动态部分。固定的时隙在此位于在总线循环开始的静态部分中。在动态部分中，时隙动态地被预给定。在其中，排他的总线访问现在分别只在短时间内(在至少一个所谓的微时隙的持续时间内)能够实现。只有当在微时隙内进行总线访问时，该时隙才被延长所需的时间。由此，亦即只有当实际也需要带宽时才消耗该带宽。在此，FlexRay通过一个或者两个在物理上分离的线路以分别最大为lOMbit/sec的数据率来进行通信。FlexRay也可以以较低的数据率来工作。借助这些线路所实现的通道在此对应于比特传输层、尤其是所谓的OSI (开放式体系架构(Open System Architecture))层模型的比特传输层。两个通道的使用主要用于冗余并且由此容错地传输消息，然而也可以传输不同的消息，由此接着使数据率翻倍。通常，消息借助差分信号来传输，也就是说通过连接线路传输的信号由通过两个线路传输的单个信号之差来得到。在层模型中在比特传输层之上的层被构造为使得该信号或者这些信号可能通过(多个)线路进行电传输或者光学传输或者以其它方式进行传输。尤其是在将这种总线系统应用于车辆中时，必须注意的是，在恰好不需要总线系统的节点时，总线系统的这些节点消耗少量能量；当要由节点实施的功能不是活动的时或者当车辆并未工作时，这例如可以是这种情况。因此，节点具有备用状态(Ruhezustand)，其中节点的一些部分被关断。在从备用状态变化到工作状态时，微控制器必须完全被重新起动，为此需要比较多的时间。这导致在离开备用状态时的极大的延迟。总线系统的处于备用状态的节点因此只能以比较长的反应时间对一定的事件作出反应。
发明内容
本发明的任务是给出一种带有用于总线系统的收发器电路的节点的电路装置，其中可能以尽可能短的时间从备用状态变化到工作状态。为了解决该任务建议一种具有权利要求1的特征的电路装置以及一种具有权利要求6的特征的节点。本发明的其它有利的改进方案由从属权利要求得到。根据本发明实现了，控制电路或微控制器在备用状态下由于电压调节器的停用而不必完全被关断，而是以通过收发器电路的电压供给装置来供电的方式可以保持在具有低功率消耗的状态下。在从备用状态变化回到工作状态时，因此不必完全地、耗时地重新起动控制装置。由此，实现了在从备用状态变化到工作状态时特别小的延迟。如果实现具有在权利要求4中所建议的开关元件的电路装置，则该电路的功率消耗接着可以进一步减小。因为通过开关元件至少在很大程度上避免了从电压供给装置到被停用的电压调节器的电流回流。具有集成的电压供给装置(低功率调节器(Low-Power-Regler))和在管脚VBUF和管脚VCC之间的开关的新解决方案使得能够更快速地唤醒(从备用状态变化到工作状态)系统并且避免了电流流入外部电压调节器的管脚Vout中。电压供给装置可以被构造为集成到收发器电路中的低功率调节器，该低功率调节器可以针对低的电流消耗(缓慢地、不精确地)被优化。在有效工作时，可以利用外部调节器的更好的(更快的、更精确的)调节特性。系统在有效工作时的散热分布到两个IC (外部电压调节器和Flexray收发器) 上。由此，可能在比在将功率调节器集成到Flexray收发器中的情况下更高的环境温度下工作。
本发明的其它特征和优点由以下描述得到，其中参照附图进一步阐述了示例性的实施形式。在此，
图1示出了根据优选实施形式的具有多个节点的总线系统；以及图2示出了图1中的节点的电路装置。
具体实施例方式图1示出了总线系统11，多个节点13被连接到该总线系统11上。总线系统11可以是FlexRay通信系统，并且因此该总线系统11可以根据FlexRay协会的规范来构造。各个节点13通过总线线路15直接地或者间接地经由星形耦合器17彼此连接。每个总线线路15都被构造为具有至少一个芯线对的线缆，所述至少一个芯线对包括分别形成电导体的两个芯线19。总线系统11因此具有用于传输数据的通道，所述用于传输数据的通道通过芯线对的芯线19来形成。在未示出的实施形式中，总线系统11可以具有多个通道、优选地两个通道，所述通道通过两个彼此分离的芯线对来实施(未示出)。通过使用两个通道可以通过在这两个通道上传输不同的数据来提高节点13之间的数据传输的有用数据率。由于总线系统在两个芯线对之一有故障时可以继续工作，所以得到了总线系统11的更高的故障安全性。每个节点13都具有收发器电路21，该收发器电路21优选地被构造为集成电路。 收发器电路21的第一总线端子BP和第二总线端子BM分别与总线线路15之一的芯线19 之一相连接。收发器电路21具有用于通过总线线路15接收数据的接收器电路23以及用于通
4过节点13连接到的那个总线线路15发送数据的发送器电路25。不仅接收器电路23而且发送器电路25都在收发器电路21之内与两个总线端子BP和BM相连接。不仅接收器电路 23而且发送器电路25都被设立用于通过连接到相对应的收发器电路21上的总线线路15 的芯线对来传输差分数字信号。收发器电路21此外还具有逻辑单元27，该逻辑单元27与接收器电路23并且与发送器电路25相耦合。逻辑单元27具有用于将收发器电路21连接到例如由微控制器31或者微型计算机形成的控制电路上的端子。这些端子或连接到其上的线路形成了在收发器电路21和控制电路或微控制器31之间的接口四。微控制器31具有用于控制在节点13之间通过总线线路15进行的通信过程的通信控制器33。通信控制器33被设立用于根据总线系统11的协议控制通信过程，尤其是用于实施总线系统11的介质访问方法。通信控制器33此外还可以被设立用于例如根据CRC 方法来计算要通过总线线路15传输的数据帧的校验和，和/或被设立用于检验接收到的数据帧的校验和。作为接口线路尤其是设置有线路RxD，用于将收发器电路21通过总线线路15已接收到的数据从收发器电路21传输到通信控制器33 ；以及线路TxD，用于将收发器电路21 应通过总线线路15发送的数据从通信控制器33传输到收发器电路21。接口四除了包括两个线路RxD和TxD之外还包括以下另外的线路34 这些另外的线路34例如用于在通信控制器33与收发器电路21之间交换控制信息。微控制器31具有计算核35、存储器37 (工作存储器和/或只读存储器)以及输入和输出装置39。微控制器31可以被设立用于实施另外的协议软件和/或应用程序。在所示的实施形式中，通信控制器33被集成到微控制器31中。与此不同地，在未示出的实施形式中，通信控制器33被构造为与微控制器31分离的电路，优选地被构造为集成电路。图2示出了包括来自收发器电路21的片段在内的电路装置59的详细视图，该电路装置59形成节点13之一的部分。可意识到的是，节点13具有关于收发器电路21在外部的电压调节器61，用于产生供电电压VCC。电压调节器61的输入端Vin与节点13的电池电压端子VBAT相连。收发器电路21具有电压供给装置63，该电压供给装置63具有同样被连接到电池电压端子VBAT上的输入端。电压供给装置63的输出端与供电线路65相连。收发器电路 21的至少若干部分(尤其是收发器电路21的接收装置67)以及微控制器31的供电电压端子VDD被连接到该供电线路65上。接收装置67形成用于针对信号、状态或者状态序列监控总线线路15的唤醒接收器(Weckempfaenger)67，所述信号、状态或状态序列需要节点13 从备用状态变化到工作状态。此外，在供电线路65与地之间布置有缓冲电容器C2。在电压调节器61的输出端Vout与电压供给装置63之间布置有例如可以被构造为晶体管的半导体开关元件69。半导体开关元件69的控制输入端与被构造为比较器compl 的激励元件71的输出端连接。此外，电压调节器61的输出端Vout被连接到电容器Cl，该电容器Cl此外还与地连接。电压调节器61被构造为可控的电压调节器61。该电压调节器61具有控制输入端 “使能”，该控制输入端“使能”与逻辑单元27的控制输出端INH连接，使得逻辑单元27可以使电压调节器61激活和停用。在下文参照图2更为详细地阐述了在那示出的电路装置59的工作方式。电路装置59利用电压供给装置63，该电压供给装置63被实现为集成到收发器电路21中的低功率调节器63，该低功率调节器63被设计用于给唤醒接收器67供给数微安并且对缓冲电容器C2进行充电。缓冲电容器Cl可以短时地(数毫秒)给接收电路23和微控制器31供电。在唤醒之前，即在备用状态下，仅仅低功率调节器63和唤醒接收器67是活动的。 电路装置59在备用状态中仅仅通过电压供给装置63 (低功率调节器63)供电。电容器C2 通过低功率调节63来充电。通过比较器compl控制的开关69打开，以便避免电流从低功率调节器63流入外部电压调节器61的调节反馈中。Cl放电。微控制器31在唤醒之前处于称作停止模式(STOP-Mode)的具有小的功率消耗的工作状态下。针对从备用状态到工作状态的变化得到如下唤醒顺序
权利要求
1.一种用于总线系统(11)的节点(13)的电路装置(59)，其具有收发器电路(21)和与收发器电路(21)相连的控制电路(31)，其中收发器电路(21)具有备用状态，在备用状态的情况下，收发器电路(21)具有与至少一个工作状态相比被降低的功率消耗并且通过集成到收发器电路(21)中的电压供给装置(63 )被供给能量，其特征在于，控制电路(31)被连接到电压供给装置(63 )，用于在备用状态下给控制电路(31)供给能量；并且电路装置(59 )具有可控的电压调节器(61)，所述可控的电压调节器(61)与收发器电路(21)耦合来使得所述可控的电压调节器(61)在备用状态下被停用以降低电路装置(59)的功率消耗并且在工作状态下被激活以给收发器电路(21)和控制电路(31)供电。
2.根据权利要求1所述的电路装置(59)，其特征在于，控制电路(31)与收发器电路 (21)耦合来使得当收发器电路(21)处于备用状态时，控制电路(31)的功率消耗降低。
3.根据权利要求1或2所述的电路装置(59)，其特征在于，收发器电路(21)被构造用于连接到FlexRay系统，和/或控制电路是微控制器(31)。
4.根据上述权利要求之一所述的电路装置(59)，其特征在于，电路装置(59)具有可控的开关元件(69)，所述可控的开关元件(69)被布置在电压调节器(61)的输出端(Vout) 与电压供给装置(63)的输出端之间，并且所述可控的开关元件(69)与用于激励开关元件 (69)的激励元件(71)耦合来使得当电压调节器(61)被停用时，这两个输出端借助开关元件(69)彼此电分离。
5.根据上述权利要求之一所述的电路装置(59)，其特征在于，收发器电路(21)具有与总线系统(11)的总线线路(15)耦合的接收装置(67)，所述接收装置(67)被设立用于识别总线线路(15)的一定的状态、状态变化和/或状态的一定的时间次序以及用于在识别了状态、状态变化或状态的次序之后将收发器电路的工作方式从备用状态改变到工作状态。
6.一种总线系统(11)的节点(13)，其具有带有收发器电路(21)和与收发器电路(21) 相连的控制电路(31)的电路装置(59)，其中收发器电路(21)具有备用状态，在备用状态的情况下，收发器电路(21)具有与至少一个工作状态相比被降低的功率消耗并且通过集成到收发器电路(21)中的电压供给装置(63 )被供给能量，其特征在于，电路装置(59 )被构造为根据上述权利要求之一所述的电路装置(59 )。
全文摘要
本发明涉及一种用于总线系统(11)的节点(13)的电路装置(59)，其具有收发器电路(21)和与收发器电路(21)相连的控制电路(31)，其中收发器电路(21)具有备用状态，在备用状态的情况下，收发器电路(21)具有与至少一个工作状态相比被降低的功率消耗并且通过集成到收发器电路(21)中的电压供给装置(63)而被供给能量。为了给出一种具有用于总线系统(11)的收发器电路(21)的电路装置(59)，其中可能以尽可能少的时间从备用状态变化到工作状态，建议控制电路(31)被连接到电压供给装置(63)，用于在备用状态下给控制电路(31)供给能量，并且建议电路装置(59)具有可控的电压调节器(61)，该可控的电压调节器(61)与收发器电路(21)耦合来使得该可控的电压调节器(61)在备用状态下被停用，以降低电路装置(63)的功率消耗，并且在工作状态下被激活，以给收发器电路(21)和控制电路(31)供电。
文档编号H04L12/40GK102210124SQ200980144423
公开日2011年10月5日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年11月10日
发明者温茨勒 A., 雷格 C., 诺伊舍勒 M., 埃克特 R. 申请人:罗伯特·博世有限公司