Устройство и способ для последовательной передачи данных с высокой скоростью
Изобретение относится к области передачи данных, в частности к передаче данных между двумя абонентами шинной системы передачи данных. Технический результат заключается в повышении гибкости управления передачей сообщений по шине в реальном времени. Технический результат достигается за счет устройства для подключения абонента шины к двухпроводной коммуникационной шине, позволяющего абоненту шины с использованием устройства посылать другим подключенным к шине абонентам и принимать от них сообщения, представляемые последовательностью доминантных и рецессивных уровней сигнала на линиях шины, содержащего первые средства, предназначенные для установления доминантного уровня сигнала в виде первой заданной разности напряжений между двумя линиями шины путем формирования первого электрического тока, выполненного с возможностью установления рецессивного уровня сигнала в виде второй заданной, не обязательно отличной от нуля разности напряжений между двумя линиями шины за счет протекания тока разряда через соединенные с линиями шины резисторы-терминаторы и содержащего одно другое средство, предназначенное для того, чтобы при наличии задаваемого или заданного условия переключения ускорять установление одного из уровней сигнала путем формирования одного другого подходящего электрического тока. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству и способу для быстрой передачи данных между по меньшей мере двумя абонентами шинной системы.
Уровень техники
Известен, например, из международного стандарта ISO 11898, протокол локальной сети контроллеров (CAN - сокр. от англ. "Controller Area Network"), а также расширение протокола CAN, называемое синхронизированным по времени, или синхро-временным, протоколом CAN (TTCAN, сокр. англ. "Time-Triggered CAN"). Используемый протоколом CAN способ управления доступом к среде передачи основан на побитовом арбитраже. При побитовом арбитраже несколько абонентов шины могут одновременно передавать данные по каналу шинной системы, не создавая помех для передачи данных. Кроме того, абоненты шины станции при передаче по каналу одного бита могут определять логическое состояние канала (0 или 1). Если значение посылаемого бита не соответствует определенному логическому состоянию канала, доступ абонента шины к каналу прекращается. Согласно протоколу CAN побитовый арбитраж обычно выполняется в поле арбитража, входящем в структуру сообщения, передаваемого по каналу.
Благодаря побитовому арбитражу, т.е. арбитражу на битовом уровне, достигается передача сообщения по каналу без нарушения целостности сообщения (неразрушающая передача данных). Это дает протоколу CAN хорошие характеристики работы в реальном времени, тогда как методы управления доступом к среде передачи, при осуществлении которых сообщение, посланное одним абонентом шины, ввиду его коллизии с другим сообщением, посланным другой станцией, может быть потеряно во время передачи по каналу, имеют гораздо худшие показатели работы в реальном времени, поскольку вследствие коллизии и необходимой из-за этого новой передачи сообщения возникает задержка в передаче данных.
Протоколы CAN особенно хорошо подходят для передачи коротких сообщений в условиях реального времени. Если же через домен CAN должны передаваться большие блоки данных, то относительно низкая битовая скорость передачи данных в канале становится ограничивающим фактором. Для обеспечения правильной работы побитового арбитража необходимо выдерживать во время проведения процедуры арбитража минимальную длительность передачи одного бита, зависящую, в первую очередь, от протяженности шинной системы, скорости распространения сигналов по каналу и собственных времен обработки сигналов в интерфейсных модулях абонентов шины, поскольку у абонентов шины должны быть единая картина состояния шины ("0" или "1") и равноправный доступ к состоянию шины.
Таким образом, просто за счет уменьшения длительности отдельных битов повысить битовую скорость передачи данных невозможно. Поскольку скорость распространения сигналов по каналу является по существу фиксированной, для достижения меньших длительностей бита необходимо уменьшить протяженность шинной системы либо добиться уменьшения собственных времен обработки сигналов. Существенный вклад в собственные времена обработки сигналов вносит время, необходимое для установления соответствующего уровня сигнала на шине. При этом необходимо учитывать, что для установления доминантного уровня сигнала станция, ведущая передачу, формирует посредством соответствующего оконечного каскада ток, подаваемый на шину и приводящий к нарастанию соответствующей разности напряжений. Рецессивный же уровень сигнала на шине устанавливается за счет того, что разность напряжений между двумя линиями шины уменьшается, или изменяется до значения, отличающегося от доминантного уровня сигнала на шине, посредством резисторов-терминаторов (нагрузочных резисторов). Это отличающееся от доминантного уровня значение может быть нулевым, но может быть и отличной от нуля разностью напряжений.
В статье G. Cena и A. Valenzano под названием "Overclocking of Controller Area Networks" (Как повысить тактовую частоту в локальных сетях контроллеров), Electronics Letters, том 35, №22 (1999), стр.1924, с теоретической стороны рассматриваются факторы влияния повышения опорной частоты шины в отдельных частях сообщения на достигаемую эффективную скорость передачи данных, но без углубления в детали соответствующей методики и в проблематику факторов, ограничивающих опорную частоту шины, например скорости распространения сигналов и собственных времен обработки сигналов в интерфейсных модулях абонентов шины.
Из цитируемых выше публикаций видно, что уровень техники не дает удовлетворительных во всех отношениях результатов.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в разработке устройства, посредством которого абоненты шины, например блоки управления, могли бы передавать сообщения в двухпроводной шинной системе с доминантным и рецессивным уровнями сигнала на шине за более короткое время.
Указанная задача решается в устройстве с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также в применяемом в этом устройстве способе.
Преимущества изобретения
Сущность изобретения рассматривается на примере усовершенствования шинной системы CAN, в которой предлагаемое устройство позволяет передавать сообщения за более короткое время, чем это возможно в сети CAN, известной из уровня техники. Для этого предлагается приемопередатчик (трансивер), модифицированный по сравнению со стандартом ISO 11898, определяющим протоколы CAN. Изобретение равным образом осуществимо и в других шинных системах, в которых один из уровней сигнала на шине, т.е. разность напряжений, или потенциалов, между линиями (проводниками) шины, устанавливается за счет протекания тока через резисторы-терминаторы (нагрузочные резисторы). Разумеется, описываемое изобретение также применимо в сетях TTCAN.
Указанная выше задача решается в предлагаемом в изобретении устройстве за счет того, что передающая станция ускоряет установление рецессивного уровня путем формирования подходящего, при необходимости -дополнительного, электрического тока. При этом указанное ускорение осуществляется при наличии заданного или задаваемого условия переключения.
При этом может быть целесообразным выполнение предлагаемого в изобретении устройства переключаемым, так чтобы дополнительно создаваемая сила тока для установления уровней сигнала на шине использовалась только в определенном состоянии. Таким образом, например, предлагаемый в изобретении способ может применяться только на определенных участках структуры передаваемого сообщения. Кроме того, это также позволит переключаться между обменом данными по шине по существующему стандарту и ускоренным обменом данными по шине в процессе работы, т.е. "на лету".
Целесообразно, чтобы предлагаемое в изобретении устройство при переходе от доминантного к рецессивному уровню сигнала на шине формировало заданный ток между двумя линиями шины, так чтобы в рецессивном случае обеспечить более быстрое достижение заданной разности напряжений. При этом формируемый ток может ограничиваться во времени, или по мощности, или за счет измерения разности напряжений и отключения при достижении определенного порогового значения. Это особенно важно постольку, поскольку у других станций должна быть возможность перезаписать рецессивный уровень сигнала доминантным битом. Этот случай может иметь место как во время арбитража, так и при обнаружении ошибки, а также в других ситуациях.
Также целесообразен вариант осуществления изобретения, в котором при переходе от рецессивного к доминантному уровню сигнала на шине предлагаемое в изобретении устройство модифицирует формируемый ток по сравнению с известными из уровня техники устройствами. При этом соответствующий ток можно увеличивать, либо параллельно ему можно подавать дополнительный ток. Вместе с тем, также может быть целесообразным уменьшение силы тока и соответствующее замедление смены фронта, например для того, чтобы удерживать в заданных пределах электромагнитное излучение, испускаемое в среднем в единицу времени. Этот процесс также может быть поставлен в зависимость от условия переключения.
В особенно выгодном варианте осуществления изобретения устройство выполнено таким образом, чтобы наличие, или выполнение, условия переключения устанавливалось самим устройством путем анализа принимаемых сигналов данных. Также целесообразен вариант, в котором устройство через подходящий для этого выход сообщает управляющему контроллеру, в качестве обратной связи, о своем текущем переключаемом состоянии.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается, в частности, в повышении гибкости управления передачей сообщений по шине, в частности в реальном времени.
Краткое описание чертежей
Ниже рассматривается осуществление изобретения, поясняемое чертежами, на которых показано:
на фиг. 1 - структурная схема приемопередатчика, выполненного согласно уровню техники и имеющего входы и выходы для соединения с контроллером, выводами шины, источником напряжения и заземлением,
на фиг. 2 - структурная схема предлагаемого в изобретении устройства с дополнительной передающей подсхемой и дополнительным входом для ее переключения,
на фиг. 3 - структурная схема предлагаемого в изобретении устройства с дополнительной передающей подсхемой, а также устройством для самостоятельного переключения в зависимости от анализа сигналов на входе TxD,
на фиг. 4 - приведенный в качестве примера фрагмент схемы электрических соединений устройства, выполненного согласно уровню техники, с основными элементами передающей подсхемы,
на фиг. 5 - приведенный в качестве примера фрагмент схемы электрических соединений предлагаемого устройства с основными элементами модифицированной передающей подсхемы, состоящей из исходной передающей подсхемы и дополнительных элементов ускоряющей подсхемы,
на фиг. 6 - приведенный в качестве примера фрагмент схемы электрических соединений еще одного варианта выполнения предлагаемого в изобретении устройства с основными элементами модифицированной передающей подсхемы, состоящей из исходной передающей подсхемы и дополнительных элементов ускоряющей подсхемы.
Осуществление изобретения
В дальнейшем на примерах рассматриваются варианты осуществления изобретения в отношении предлагаемых способа и устройства. Эти конкретные примеры приведены для пояснения возможностей осуществления изобретения, но не ограничивают объема решения, положенного в основу изобретения. Рассматриваемая шинная система полагается выполненной в виде двухпроводной коммуникационной шины (шины передачи данных), причем под двухпроводной шиной понимается шина с двумя проводящими соединениями, или линиями, разность потенциалов на которых представляет сигнал на шине. При этом, например, одна из двух линий может быть представлена проводящими деталями кузова автомобиля, электрически соединенными друг с другом.
На фиг.1 показана структурная схема устройства 100, выполненного согласно уровню техники. Устройство имеет состоящую из схемотехнических элементов электрическую схему, которую можно разделить на передающую подсхему 110 и принимающую подсхему 120. Передающая и принимающая подсхемы могут быть связаны друг с другом или же могут иметь общие схемотехнические элементы. Далее устройство имеет обычные для известных из уровня техники приемопередатчиков (трансиверов) возможности подключения, например, контактные выводы CANH, CANL для подключения к коммуникационной шине 130, контактные выводы R×D и T×D, предназначенные, соответственно, для приема логических данных от коммуникационного контроллера и передачи логических данных коммуникационному контроллеру, контактный вывод Vcc для подачи напряжения питания, а также GND для обеспечения заземления. К другим возможным выводам (разъемам), известным из уровня техники, относятся, например, следующие: разрешающие входы, входы пробуждения, входы перехода в ждущий режим и т.д. Для упрощения изложения эти средства здесь не рассматриваются. Передающая подсхема 110 на основании по меньшей мере передаваемого сигнала T×D от коммуникационного контроллера генерирует выходные сигналы, направляемые на контактные выводы CANH и CANL подключения к шине. Принимающая подсхема 120 на основании по меньшей мере разности входных сигналов с контактных выводов CANH и CANL подключения к шине генерирует принимаемый сигнал R×D для коммуникационного контроллера.
В отличие от рассмотренного выше устройства, предлагаемое в изобретении устройство 200 в представленном на фиг.2 исполнении имеет дополнительный контактный вывод ACCL, который служит для переключения между соответствующим уровню техники и предлагаемым в изобретении режимами работы. Через контактный вывод ACCL считывается сигнал, на основании которого устройством устанавливается наличие действующего условия переключения. Этот контактный вывод связан с дополнительной ускоряющей подсхемой 210, которая также связана с передающей подсхемой 110.
В простейшем случае оценка сигнала на ACCL-входе осуществляется следующим образом: если логическим условием на контактном выводе ACCL является "истина", то ускоряющая подсхема 210 генерирует выходные сигналы на основании сигналов, принятых от передающей подсхемы 110. Если логическим условием на контактном выводе ACCL является "ложь", ускоряющая подсхема 210 находится в неактивном состоянии. Вместе с тем, может быть задан любой другой сигнал или последовательность сигналов, поступление которого(-ой) на контактный вывод ACCL позволит предлагаемому в изобретении устройству установить наличие действующего условия переключения. Такой сигнал может быть конфигурируемым, например за счет сохранения в предусмотренном с этой целью регистре значения, которое устройство должно интерпретировать как наличие действующего условия переключения.
Ускоряющая подсхема 210 имеет доступ к контактным выводам CANH и CANL подключения к шине, так что при наличии действующего условия переключения генерируемые передающей подсхемой 110 выходные сигналы модифицируются посредством выходных сигналов, генерируемых ускоряющей подсхемой 210. Комбинацию передающей подсхемы 110 и ускоряющей подсхемы 210 можно рассматривать как модифицированную, или усовершенствованную, передающую подсхему 220, что на фиг.2 отражено прерывистой линией. Примеры выполнения такой передающей подсхемы 220 приведены на фиг.5 и 6.
Другой вариант выполнения предлагаемого в изобретении устройства 300 представлен на фиг.3. В этом случае устройство выполнено без переключающего входа ACCL, показанного на фиг.2. Вместо этого устройство имеет анализирующее средство 310, которое в рассматриваемом случае связано с контактным выводом T×D и ускоряющей подсхемой 210 и выполнено таким образом, чтобы самому принимать решение о переключении устройства в ускоренный согласно изобретению режим работы.
Для этого анализирующее средство 310 оценивает входные сигналы, поступающие в устройство от коммуникационного контроллера, т.е. предпочтительно сигнал T×D, показанный на фиг.3, и на этом основании генерирует управляющий сигнал для ускоряющей подсхемы 210. Оценка сигналов данных, принимаемых от коммуникационного контроллера, может включать в себя, например, определение длительности бита внутри принимаемых сигналов, оценку идентификатора внутри сообщения, или же определение момента переключения длительности бита внутри сообщения. В отношении управляющего сигнала, генерируемого анализирующим средством 310, справедливо все описанное выше для входного сигнала на контактном выводом выводе ACCL со ссылкой на фиг.2. В простейшем случае управляющий сигнал содержит в себе логическое условие "истина" или "ложь". Если анализирующее средство 310 в качестве управляющего сигнала генерирует логическую "истину", то ускоряющая подсхема 210 на основании выходных сигналов, принимаемых от передающей подсхемы 110, генерирует выходные сигналы. Если действует логическое условие "ложь", ускоряющая подсхема 210 находится в неактивном состоянии. Таким образом, в зависимости от управляющего сигнала, генерируемого анализирующим средством 310, выходные сигналы, генерируемые передающей подсхемой 110, модифицируются или не модифицируются ускоряющей подсхемой 210. Разумеется, что для управляющего сигнала также может требоваться его оценка, как это было описано при рассмотрении фиг.2, чтобы из оцененного сигнала можно было делать вывод о наличии условия переключения. Управляющий сигнал может быть формироваться конфигурируемым, т.е. с возможностью его конфигурирования, или настройки его параметров.
Также возможен вариант, в котором анализирующее средство 310 получает свой выходной сигнал, активизирующий ускоряющую подсхему 210, в дополнение к оценке передаваемого сигнала T×D или в качестве альтернативы ей, например, путем оценки принимаемого сигнала R×D и/или сигналов, снимаемых с контактных выводов CANH, CANL подключения к шине. Для этого, разумеется, необходимо, чтобы анализирующее средство через соответствующие соединения имело доступ к оцениваемым сигналам. В этом случае оценка принимаемых сигналов данных также может включать в себя, например, определение длительности бита внутри принимаемых сигналов, оценку идентификатора внутри сообщения или же определение момента переключения длительности бита внутри сообщения. В этом варианте выполнения предлагаемое в изобретении устройство может реагировать, переключаясь в ускоренный согласно изобретению режим, например, не только при попытке передачи, но и при приеме ускоренных сообщений с сокращенной длительностью бита. Известные из уровня техники приемопередатчики часто содержат логическую схему пробуждения (активизации), которая анализирует сигналы, снимаемые с контактных выводов CANH, CANL подключения к шине, и выводит из этих сигналов команду пробуждения. Преимуществом изобретения является возможность встраивания анализирующего средства 310 в подобную логическую схему пробуждения, если таковая также предусмотрена в составе предлагаемого в изобретении устройства. Способность предлагаемых в изобретении устройства к пробуждению подробнее рассматривается ниже.
Как возможный вариант, можно вообще отказаться от переключения предлагаемого в изобретении устройства и применять ускоренный согласно изобретению способ на постоянной основе. Этот вариант осуществления изобретения, который также на чертежах не показан, можно реализовать, исключив из показанного на фиг.2 устройства 200 контактный вывод ACCL или создав постоянно действующее условие "истина".
Предлагаемое в изобретении устройство 200, 300 может быть выполнено таким образом, чтобы в случае перехода от доминантного к рецессивному уровню сигнала на шине ускоряющая подсхема 210 ускоряла установление соответственно предусмотренной разности напряжений, которая может быть равной нулю или отличной от нуля. Это полезно, в частности, потому, что такая смена фронта в выполненных согласно уровню техники устройствах происходит относительно медленно, поскольку без ускоряющей подсхемы предусмотренная для рецессивного уровня разность напряжений устанавливается только за счет тока разряда, протекающего через резисторы-терминаторы в сигнальную линию.
Вместе с тем в другом варианте выполнения предлагаемое в изобретении устройство может быть выполнено таким образом, чтобы ускорять установление разности напряжений, дополнительно или исключительно, при смене рецессивного уровня сигнала доминантным. Для этого либо может быть предусмотрена еще одна ускоряющая подсхема 211, либо принцип действия по меньшей мере одной из подсхем 110 и 210 может быть модифицирован таким образом, чтобы в зависимости от переключения соответствующая подсхема формировала необходимый для установления доминантного уровня ток большей силы. Для этого случая также можно предусмотреть, в качестве усовершенствования устройства 200, дополнительный переключающий вход ACCL2 для модифицированной передающей подсхемы 220 или, в качестве усовершенствования устройства 300, отдельное соединение между анализирующим средством 310 и модифицированной передающей подсхемой 220, чтобы ускорение для обоих направлений смены фронта можно было активизировать по отдельности.
На фиг.4 в качестве примера приведена структура передающей подсхемы 110 устройства, выполненного согласно уровню техники. Передающая подсхема по существу состоит из приемопередатчика (формирователя) 400, два выхода которого управляют через соответствующие транзисторы T1, Т2 уровнями сигнала в двух соответствующих линиях CANH, CANL шины. Передаваемый сигнал T×D подходящим образом модифицируется приемопередатчиком 400, в результате чего при поступлении логического нуля подключенная к приемопередатчику транзисторная схема подтягивает контактный вывод CANH подключения к шине к потенциалу V_CANH, а контактный вывод CANL подключения к шине - к потенциалу V_CANL (доминантный уровень сигнала на шине), тогда как при поступлении логической единицы подключенная к приемопередатчику транзисторная схема T1, Т2 в сочетании с диодами D1 и D2 запирается, и линии шины через расположенные на их концах резисторы-терминаторы (на чертеже не показаны) снова выравнивают свои потенциалы до рецессивного уровня с разностным напряжением, приближенно равным нулю. В альтернативном варианте выполненного согласно уровню техники устройства (низкоскоростная шина CAN) на линиях шины в рецессивном случае имеется разностное напряжение, значительно отличающееся от нуля.
На фиг.5 схематически представлен вариант выполнения передающей подсхемы 220, модифицированной по сравнению с рассмотренной выше за счет того, что исходная передающая подсхема 110 снабжена дополнительными элементами ускоряющей подсхемы 210. Эти элементы включают в себя, на каждый выход приемопередатчика, один инвертирующий переключающий элемент 13, 14, включаемый переключающим сигналом ACCL, а также подключенный к нему, например управляемый фронтами сигнала импульсный генератор Р3 и Р4. Разумеется, что вместо управляемых фронтами сигнала импульсных генераторов могут использоваться и другие известные специалисту импульсные генераторы, например, с управлением по пороговому значению. Выходной импульс вырабатывается после смены фронта с логического нуля на логическую единицу (с доминантного на рецессивный) на входе импульсного генератора. Выходы импульсных генераторов выдают напряжение затвора для транзисторов Т3, Т4, соединяющих линии CANH, CANL шины через диоды D3 и D4 с источниками V_CANH и V_CANL потенциалов.
При активизации схемотехнических элементов 13 и 14 переключающим сигналом ACCL (или переключающим сигналом, поступающим от анализирующего средства 310), эти элементы выдают инвертированный по отношению к входному сигналу выходной сигнал на импульсные генераторы Р3 и Р4, которые в рассматриваемом примере управляются фронтами сигнала и которые за счет подачи подходящего напряжения затвора кратковременно включают транзисторы Т3, Т4 в низкоомном состоянии. В отсутствие активизации вся схема находится в неактивном состоянии и не оказывает влияния на уровень сигнала на шине.
Схема скомпонована таким образом, что если транзистор Т1 переключен сигналом приемопередатчика (формирователя) 400 в высокоомное состояние, транзистор Т3 кратковременно переходит в низкоомное состояние, и аналогичным образом - если транзистор Т2 переключен в высокоомное состояние, транзистор Т4 кратковременно переходит в низкоомное состояние. Таким образом ускоряющая подсхема 210 влияет на уровень сигнала в линиях CANH, CANL шины. В частности, комбинация транзисторов Т3, Т4 и диодов D3, D4 выбрана таким образом, чтобы воздействовать на уровень сигнала в линии ровно наоборот по сравнению с передающей подсхемой 110.
За счет инвертирования выходного сигнала приемопередатчика в сочетании с ограничением ширины импульсов достигается требуемое поведение устройства таким образом, что при переходе от доминантного к рецессивному состоянию шины, пока схема, состоящая из транзистора Т1 и диода D1, и, соответственно, из транзистора Т2 и диода D2 заперта, линия CANH шины через транзистор Т4 и диод D4 на короткое время соединяется в низкоомном состоянии с потенциалом V_CANL, а линия CANL шины через транзистор Т3 и диод D3 соединяется в низкоомном состоянии с потенциалом V_CANH. При соответствующем выборе длительности импульса схема ускоряет установление рецессивного уровня без потери характеристик, например возможности перезаписи рецессивного уровня другими блоками управления в рамках арбитража или же при обнаружении ошибки.
В обратном случае, т.е. при переходе от рецессивного к доминантному уровню сигнала на шине, добавление описанной ускоряющей подсхемы 210 по существу не меняет поведения передающей подсхемы 110 в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.5. В этом случае, пока транзисторы T1, Т2 включены подходящим напряжением затвора в низкоомное состояние, напряжение затвора для транзисторов Т3 и Т4 поддерживается инверторами 13, 14 и импульсными генераторами Р3, Р4 на значении, обеспечивающем функционирование в высокоомном состоянии, поскольку импульсные генераторы приводятся в действие только сменой фронта с логического нуля на логическую единицу. Если переход от рецессивного к доминантному уровню сигнала на шине также требуется ускорить, приемопередатчик может быть модифицирован, например, как это описывается ниже со ссылкой на фиг.6.
На фиг.6 показано, как предлагаемый в изобретении режим работы может быть достигнут применением соответственно модифицированного приемопередатчика (формирователя) 600. Приемопередатчик активизируется переключающим сигналом, поступающим от анализирующего средства 310, переходя на предлагаемый в изобретении ускоренный режим. Он обеспечивает, например, инвертированные выходы ускоряющей подсхемы 210, с которых посредством импульсных генераторов Р3, Р4, управляемых, например, фронтами сигнала или по пороговому значению, на транзисторы Т3, Т4 кратковременно подаются напряжения затвора. В представленном на чертеже варианте импульсные генераторы выполнены отдельно друг от друга. В не показанном на чертежах варианте осуществления изобретения импульсные генераторы могут быть интегрированы в приемопередатчик, что позволяет приемопередатчику непосредственно кратковременно переключать транзисторы Т3 и Т4 в низкоомное состояние путем выдачи соответствующих напряжений затвора. Также разумеется, что в отличие от показанной на фиг.6 схемы, переключение может осуществляться и внешним переключающим сигналом ACCL. Кроме того, модифицированный приемопередатчик 600 может, в зависимости от переключающего сигнала, в дополнение к рассмотренной функциональности или исключительно, корректировать выходные напряжения, относящиеся к транзисторам Т1 и Т2, т.е. подаваемые на эти транзисторы, таким образом ускоряя переход от рецессивного к доминантному уровню сигнала на шине. Как уже было отмечено выше, последний режим может активизироваться также независимо от описанного выше режима работы отдельным переключающим сигналом.
В описанных вариантах осуществления изобретения предполагается, что прикладываемые к транзисторам Т3, Т4 напряжения затвора, выдаваемые импульсными генераторами Р3, Р4, имеют подходящую малую длительность, т.е. действуют кратковременно. Это может достигаться путем соответствующей предустановки или предварительного управления. Вместе с тем, в составе устройства также могут быть предусмотрены регистрирующие средства, определяющие, например, длительность приложения напряжения затвора, переданное количество заряда, силу тока, электрическую мощность или приложенную энергию тока, протекающего от источников V_CANH, V_CANL потенциала к линиям CANH, CANL шины, чтобы в зависимости от зарегистрированного значения величины или нескольких величин регулировать длительность приложения напряжений затвора к транзисторам Т3 и Т4 или прерывать подачу напряжения при достижении некоторого порога. Другие варианты осуществления изобретения могут предусматривать возможность определения потенциалов напряжения, приложенных к линиям CANH, CANL шины, например, на диодах D3 и D4, причем в зависимости от этих значений может регулироваться ширина импульса, или при достижении некоторого порога может прерываться подача напряжения.
Кроме того, предлагаемое в изобретении устройство в предпочтительном варианте выполнения может иметь еще один выход, через который в качестве обратной связи выдается сообщение о текущем режиме работы (ускоренный/неускоренный), например, коммуникационному контроллеру или другим элементам. Преимущество использования такого обратного сообщения заключается в обеспечении возможности передачи коммуникационным контроллером ускоренных данных через контактный вывод T×D в устройство только в том случае, если устройство успешно переключилось в ускоренный режим.
Далее, предлагаемое в изобретении устройство в предпочтительном варианте его выполнения может быть выполнено с возможностью собственного пробуждения, или активизации, путем оценки сигналов на линиях CANH, CANL шины, а также с возможностью инициирования процесса пробуждения в подключенных к нему элементах схемы, например в коммуникационном контроллере или микропроцессоре. Устройства, подобные предлагаемым в настоящем изобретении, обычно имеют, помимо активного состояния и выключенного состояния, по меньшей мере еще одно состояние, в частности спящее состояние (спящий режим), в котором потребление электроэнергии сведено к минимуму. Для пробуждения из спящего состояния устройство может иметь отдельный вход, соединенный с выделенной линией пробуждения. Вместе с тем, пробуждение также может инициироваться по линиям CANH, CANL шины.
Предлагаемое в изобретении устройство, находясь в спящем состоянии, в простейшем случае наблюдает за состоянием шины, и пробуждение осуществляется в случае, если установлено появление доминантного уровня сигнала на шине. Тогда устройство, с одной стороны, активизируется само, а с другой стороны, оно может с помощью соответствующих сигналов активизировать подключенные элементы схемы, например коммуникационные контроллеры или микропроцессоры. Устройство также может быть выполнено таким образом, чтобы в спящем состоянии сохранять способность к анализу проходящих по шине сообщений и выходить из спящего состояния только при приеме заданного сообщения, или сообщения с заданным адресом, или сообщения с определенным идентификатором, например находящимся внутри поля данных. Возможно также двухкаскадное исполнение устройства, при котором устройство сначала при определении наличия доминантного уровня сигнала на шине переходит в промежуточное состояние, в котором оно, например за счет запуска предусмотренного для этого генератора, приобретает способность анализировать проходящие по шине сообщения. После этого, при обнаружении заданного сообщения, или сообщения с заданным адресом, или сообщения с определенным идентификатором, устройство пробуждается, или активизируется, полностью. Также существует возможность того, чтобы, дополнительно или исключительно, поставить активизацию подключенных элементов схемы, таких как коммуникационные контроллеры или микропроцессоры, в зависимость от заданных идентификаторов, адреса или содержимого посылки, принятой по шине. Таким образом можно реализовать механизм избирательного пробуждения абонентов шины посредством соответствующих сообщений.
В отношении такого избирательного пробуждения, если оно касается частей проходящего по шине сообщения, в предлагаемых в изобретении устройствах необходимо учитывать, что устройство и в спящем состоянии должно быть способно распознавать ускоренные участки структуры сообщения и при необходимости декодировать их.
1. Устройство (200) для подключения абонента шины к двухпроводной коммуникационной шине (130), позволяющего абоненту шины с использованием устройства посылать другим подключенным к шине абонентам и принимать от них сообщения, представляемые последовательностью доминантных и рецессивных уровней сигнала на линиях (CANH, CANL) шины, содержащее первые средства (110), предназначенные для установления доминантного уровня сигнала в виде первой заданной разности напряжений между двумя линиями шины путем формирования первого электрического тока, и выполненное с возможностью установления рецессивного уровня сигнала в виде второй заданной, не обязательно отличной от нуля разности напряжений между двумя линиями шины, по меньшей мере частично, за счет протекания тока разряда через соединенные с линиями шины резисторы-терминаторы, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одно другое средство (210), предназначенное для того, чтобы по меньшей мере при наличии задаваемого или заданного условия переключения ускорять установление по меньшей мере одного из уровней сигнала путем формирования по меньшей мере одного другого подходящего электрического тока, причем ускорение осуществляется при наличии заданного или задаваемого условия переключения.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере одно из других средств (210) выполнено таким образом, чтобы ускорять установление рецессивного уровня сигнала путем формирования второго электрического тока параллельно току разряда через резисторы-терминаторы.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что формирование второго электрического тока осуществляется до достижения порогового значения разности напряжений и/или в течение задаваемого времени и/или до достижения порогового значения электрической мощности.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере одно из других средств (210) выполнено таким образом, чтобы модифицировать установление доминантного уровня сигнала путем изменения силы тока первого электрического тока или путем формирования дополнительного электрического тока параллельно первому электрическому току.
5. Устройство по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что оно имеет вход (ACCL), подходящий для приема условия переключения.
6. Устройство по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что наличие условия переключения устанавливается имеющимися в устройстве анализирующими средствами (310) путем оценки сигналов данных, получаемых устройством от коммуникационного контроллера или микроконтроллера для передачи.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что наличие условия переключения устанавливается устройством путем оценки сигналов данных, принимаемых из линий шины.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что оценка сигналов данных включает в себя по меньшей мере определение момента переключения внутри сообщения, или оценку идентификатора внутри сообщения, или определение длительности бита.
9. Устройство по одному из пп. 1-4, 7, 8, отличающееся тем, что оно имеет выход, подходящий для передачи управляющему коммуникационному контроллеру или микроконтроллеру, в качестве обратной связи, информации о том, переключилось устройство на ускоренное установление уровня сигнала.
10. Устройство по одному из пп. 1-4, 7, 8, отличающееся тем, что устройство способно принимать первое состояние с пониженным энергопотреблением, из которого оно может быть переведено любым или заданным или задаваемым сообщением во второе, активное состояние.
11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что в первом состоянии устройство способно распознавать принимаемые сообщения независимо от того, посылаются ли они ускоренно или без ускорения, как направленное ему заданное или задаваемое активизирующее сообщение, и при приеме такого сообщения устройство способно само принимать второе состояние и активизировать соединенные с ним компоненты.
12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что в первом состоянии устройство способно при приеме любых сообщений принимать третье состояние, в котором оно может распознавать принимаемые впоследствии сообщения независимо от того, посылаются ли они ускоренно или без ускорения, как направленное ему заданное или задаваемое активизирующее сообщение, и в третьем состоянии устройство способно при приеме направленного ему активизирующего сообщения само принимать второе состояние и активизировать соединенные с ним компоненты.
13. Способ передачи сообщений между абонентами шины по двухпроводной коммуникационной шине (130), характеризующийся тем, что:
- сообщения представляют последовательность доминантных и рецессивных уровней сигнала на линиях (CANH, CANL) шины,
- доминантный уровень сигнала устанавливают в виде первой заданной разности напряжений между двумя линиями шины путем формирования первого электрического тока,
- рецессивный уровень сигнала устанавливается в виде второй заданной, не обязательно отличной от нуля разности напряжений между двумя линиями шины по меньшей мере частично за счет протекания тока разряда через соединенные с линиями шины резисторы-терминаторы,
отличающийся тем, что по меньшей мере при наличии задаваемого или заданного условия переключения установление по меньшей мере одного из уровней сигнала ускоряют путем формирования по меньшей мере одного другого подходящего электрического тока, причем ускорение осуществляют при наличии заданного или задаваемого условия переключения.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что установление рецессивного уровня сигнала ускоряют путем формирования второго электрического тока параллельно току разряда через резисторы-терминаторы.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что второй электрический ток формируют до достижения порогового значения разности напряжений и/или в течение задаваемого времени и/или до достижения порогового значения электрической мощности.
16. Способ по п. 13, отличающийся тем, что установление доминантного уровня сигнала модифицируют путем изменения силы тока первого электрического тока или путем формирования дополнительного электрического тока параллельно первому электрическому току.
17. Способ по п. 13, отличающийся тем, что управляющему коммуникационному контроллеру или микроконтроллеру выдают в качестве обратной связи информацию о том, активен ли способ в отношении ускоренного установления уровня сигнала.
18. Способ по одному из пп. 13-17, отличающийся тем, что абоненты шины могут принимать первое состояние с пониженным энергопотреблением, из которого они могут переводиться любым или заданным или задаваемым сообщением во второе, активное состояние.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что в первом состоянии абоненты шины распознают принимаемые сообщения независимо от того, посылаются ли они ускоренно или без ускорения, как направленное им заданное или задаваемое активизирующее сообщение, и при его приеме принимают второе состояние.
20. Способ по п. 18, отличающийся тем, что в первом состоянии абоненты шины при приеме любых сообщений принимают третье состояние, в котором они могут распознавать принимаемые впоследствии сообщения независимо от того, посылаются ли они ускоренно или без ускорения, как направленное им заданное или задаваемое активизирующее сообщение, и в третьем состоянии абоненты шины при приеме направленного им активизирующего сообщения принимают второе состояние.
