低功率数据总线接收器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对从电子通信总线系统获得的比特流进行接收和处理的电路。该电路包括比特流处理单元，用于比特流的同步和比特采样以提供采样输出信号。该电路包括用于对在该采样输出信号中编码的数据帧进行解码的帧解码单元。该电路包括用于产生比特流处理单元用的第一时钟信号的时钟信号发生器。该电路包括用于产生频率低于第一时钟信号的第二时钟信号的时钟信号下采样器，其中，第二时钟信号在第一时钟信号中的时钟脉冲和采样输出信号中比特的发出同时出现的情况下产生。该第二时钟信号被提供给帧解码单元。该比特流处理单元被适用于将第一时钟信号同步至传入比特流的外部协议定时。

【技术实现步骤摘要】
低功率数据总线接收器
本专利技术涉及电子数据通信总线系统领域，例如涉及控制器局域网(CAN)总线。更具体而言，涉及用于通过电子数据通信总线系统、例如通过CAN总线接收数据的接收器电路、用于通过电子数据通信总线系统、例如通过CAN总线发送和/或接收数据的集成电路设备以及相关方法。
技术介绍
在适用于经由数字数据通信总线系统发送和/或接收信息的设备中，提供一种低功率总线监视工作模式是有利的，该低功率总线监视工作模式中，该设备保守地消耗功率来对通过数据总线传输的传入数据进行监视，来检测意图指令该设备恢复正常工作模式的信号或消息。例如，在本领域中已知例如按照ISO11898-6标准的控制局域网(CAN)来提供一种选择性唤醒功能。这有利于减少此类网络中的功耗。例如，车辆的CAN总线系统上的节点可能在大部分、例如80％或更高、例如90％或95％的时间内不被需要。如本领域所知，不具有选择性唤醒能力的节点可能在等待请求时消耗例如数瓦、例如2W功率，而在支持部分联网的CAN网络中节点或节点组可以被维持在选择性唤醒状态而不浪费功率。由此，在节点不需要被激活时的节点的空闲模式期间，功耗能够大幅降低。部分联网使得节点或节点组能与连接到总线系统的其它节点分开被唤醒。例如与响应于任何总线活动的通用唤醒相反，唤醒信号可以以预定的CAN消息的形式发送，像ISO11898-5所定义的那样。然而，CAN收发设备可能因此需要在严重的功率限制下为了特定的唤醒消息对经由总线发送的比特流进行监视和分析，这例如是因为在其非激活状态期间，仅允许有限的功耗。为此，接收器需要能恰当地对传入的数据比特流进行采样，而例如该非激活模式下的时钟精度可能因功率要求而受到限制。美国专利US8090210公开了一种明确地唤醒总线系统的用户的方法。该方法涉及基于总线上的消息传输来决定是否将总线节点从其非激活状态唤醒的多阶段方法。在第一阶段，检测传入的消息。在第二阶段，该消息用的正确的通信协议被验证，在第三阶段，可以通过处理该消息中的逻辑信息来选择总线节点。美国专利US7430261涉及一种使用多数表决的方法和比特流解码单元。该方法中，定义了检测窗口，并且对连续样本进行的多数表决用于检测比特值。反复执行该采样方法来决定所发送的数据比特流的每一个比特。
技术实现思路
本专利技术的实施例的一个目的在于提供一种例如在实现用于在CAN总线上接收和/或发送数据的电子控制单元的集成电路、例如在CAN收发器中，对通过电子数据通信总线系统、例如控制器局域网发送的比特流进行低功率处理的有效手段和方法。以上目的通过根据本专利技术的方法和设备来实现。本专利技术的实施例的一个优点是提供比特流同步，以在设备、例如CAN节点的低功耗模式下实现比特流的准确数据采样。在提到低功耗模式或低功率模式的情况下，其指的是设备的省电工作模式，其特征在于，比正常或主动工作模式低得多的功耗，其中该设备仅为了检测预定的唤醒消息(例如专门分配给该节点或节点所属节点簇、例如子网的预定唤醒消息)而处理传入数据比特流。例如，其具体指的是依照ISO11898-6标准的低功率模式。本专利技术的实施例的一个优点是可以在根据本专利技术的实施例的方法或设备中使用低成本RC振荡器来实现精确和低功率比特流采样。本专利技术的实施例的一个优点是例如使用具有有限精度、例如低精度的高能效的时钟源提供了高能效且准确的CAN数据比特流处理，其适用于低功率模式下的CAN局部联网。本专利技术的实施例的一个优点是可以提供仅具有少数需要高频时钟的组件的CAN节点。本专利技术实施例的一个优点是，例如至少在低功率模式下工作时，不需要高精度振荡器、例如晶体振荡器(XTAL)和/或例如由PLL生成的高速高精度时钟信号来提供固定的时钟参考信号。在第一方面，本专利技术涉及用于接收从电子通信总线系统获得的传入比特流并且用于处理该传入比特流的接收电路。接收电路包括比特流处理单元，该比特流处理单元用于对传入比特流进行比特流同步和比特采样来提供采样输出信号。该接收电路包括：帧解码单元，用于对在采样输出信号中编码的数据帧进行解码；以及时钟信号发生器，用于生成第一时钟信号并将第一时钟信号提供给比特流处理单元，使得比特流处理单元以第一时钟信号的频率工作。该接收电路还包括用于产生频率低于第一时钟信号的第二时钟信号的时钟信号下采样器，其中，第二时钟信号在第一时钟信号中的时钟脉冲和由比特流处理单元提供的采样输出信号中比特的发出同时出现、例如一起出现的情况下产生。时钟信号下采样器也适用于向帧解码单元提供第二时钟信号，从而帧解码单元以第二时钟信号的频率进行操作。该比特流处理单元被适用于将第一时钟信号同步至传入比特流的外部协议定时。在根据本专利技术实施例的接收电路中，帧解码单元可以适用于根据控制器局域网协议对采样输出信号中的数据帧进行解码。根据本专利技术的实施例的接收电路可以包括唤醒决定单元，用于检测由帧解码单元提供的数据帧信息中的选择性唤醒消息，并且响应于该选择性唤醒消息来产生唤醒信号。第二时钟信号可以被提供给唤醒决定单元，使得唤醒决定单元以第二时钟信号的频率工作。在根据本专利技术的实施例的接收电路中，时钟信号下采样器可以产生具有与经处理的数据流的波特率频率对应的频率的第二时钟信号。在根据本专利技术的实施例的接收电路中，时钟信号下采样器可以通过用由比特流处理单元产生的采样输出指示信号选通第一时钟信号来生成第二时钟信号。在根据本专利技术实施例的接收电路中，时钟信号发生器可以包括具有在1％至10％范围内的精度的振荡器。在根据本专利技术实施例的接收电路中，时钟信号发生器可以包括RC振荡器。在根据本专利技术实施例的接收电路中，比特流处理单元可以包括同步器，适用于将传入比特流同步成与第一时钟信号同步并用于生成总线同步信号。比特流处理单元可以包括用于检测同步比特流中的下降沿模式并生成检测到的下降沿信号的边沿检测器。在根据本专利技术实施例的接收电路中，边沿检测器包括移位寄存器和比较器，该移位寄存器用于存储传入比特流的数据样本，该比较器用于通过将存储在移位寄存器中的至少两个值和由同步器提供的总线同步信号与预定的下降沿模式进行比较来检测下降沿，以便产生所述检测到的下降沿信号。在根据本专利技术实施例的接收电路中，比特流处理单元可以包括边沿验证单元，该边沿验证单元包括：-计数器，适于在由所述检测到的下降沿信号传送的每个检测到的下降沿处重新开始计数；-样本选择器，用于在所述检测到的下降沿之后，在计数器的预定计数器值处从数字输入数据中选择样本；以及-比较器，用于验证所选择的样本以通过多数表决来确定检测到的边沿的有效性，并且用于生成有效边沿信号。在根据本专利技术的实施例的接收电路中，比特流处理单元可以包括比特采样单元，该比特采样单元包括采样选择器，用于在当前比特帧中的预定时刻提取样本并且经由所述采样输出信号来提供所述样本。在根据本专利技术的实施例的接收电路中，样本选择器可以进一步适于在计数器的多个预定计数值处选择多个数据帧验证样本，其中比特采样单元包括另一个比较器，该另一个比较器适用于应用多数表决来检测通信总线上的稳定显性状态以检测有效帧。比特采样单元可以包括另一个计数器，该另一个计数器适于在检测到有效帧时重置，并且适于当达到预定计数值时重置，该预定计数值与第一时钟信号的频率和通信总线系统的传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接收电路(24)，用于接收从电子通信总线系统(20)获得的传入比特流(34)并用于处理所述传入比特流，所述接收电路(24)包括：比特流处理单元(5)，该比特流处理单元(5)用于所述传入比特流(34)的比特流同步和比特采样，以提供采样输出信号(52)；帧解码单元(6)，该帧解码单元(6)用于对所述采样输出信号(52)中编码的数据帧进行解码；时钟信号发生器(19)，该时钟信号发生器(19)用于产生第一时钟信号(32)，并将所述第一时钟信号(32)提供给所述比特流处理单元(5)，使得所述比特流处理单元(5)以第一时钟信号(32)的频率工作；以及时钟信号下采样器(51)，该时钟信号下采样器(51)用于生成具有比所述第一时钟信号低的频率的第二时钟信号(60)，所述第二时钟信号(60)在所述第一时钟信号(32)中的时钟脉冲和由比特流处理单元(5)提供的采样输出信号中的一个比特的发出同时出现的情况下产生，并且该时钟信号下采样器(51)用于向所述帧解码单元(6)提供所述第二时钟信号，使得所述帧解码单元以所述第二时钟信号(60)的频率工作，其中，所述比特流处理单元(5)被适用于将所述第一时钟信号(32)同步至所述传入比特流的外部协议定时。...

【技术特征摘要】
2017.05.18 EP 17171846.31.一种接收电路(24)，用于接收从电子通信总线系统(20)获得的传入比特流(34)并用于处理所述传入比特流，所述接收电路(24)包括：比特流处理单元(5)，该比特流处理单元(5)用于所述传入比特流(34)的比特流同步和比特采样，以提供采样输出信号(52)；帧解码单元(6)，该帧解码单元(6)用于对所述采样输出信号(52)中编码的数据帧进行解码；时钟信号发生器(19)，该时钟信号发生器(19)用于产生第一时钟信号(32)，并将所述第一时钟信号(32)提供给所述比特流处理单元(5)，使得所述比特流处理单元(5)以第一时钟信号(32)的频率工作；以及时钟信号下采样器(51)，该时钟信号下采样器(51)用于生成具有比所述第一时钟信号低的频率的第二时钟信号(60)，所述第二时钟信号(60)在所述第一时钟信号(32)中的时钟脉冲和由比特流处理单元(5)提供的采样输出信号中的一个比特的发出同时出现的情况下产生，并且该时钟信号下采样器(51)用于向所述帧解码单元(6)提供所述第二时钟信号，使得所述帧解码单元以所述第二时钟信号(60)的频率工作，其中，所述比特流处理单元(5)被适用于将所述第一时钟信号(32)同步至所述传入比特流的外部协议定时。2.如权利要求1所述的接收电路(24)，其特征在于，所述帧解码单元(6)被适用于根据控制器局域网协议对所述采样输出信号(52)中的数据帧进行解码。3.如前述权利要求中任一项所述的接收电路(24)，其特征在于，所述接收电路(24)包括唤醒决定单元(7)，该唤醒决定单元(7)用于检测由所述帧解码单元(6)提供的数据帧信息中的选择性唤醒消息，并响应于所述选择性唤醒消息产生唤醒信号，并且其中所述第二时钟信号(60)被提供给所述唤醒决定单元(7)，使得所述唤醒决定单元(7)以第二时钟信号的频率工作。4.如前述权利要求中任一项所述的接收电路(24)，其特征在于，所述时钟信号下采样器(51)生成所述第二时钟信号(60)，其具有与经处理的数据流的波特率频率相对应的频率。5.如前述权利要求中任一项所述的接收电路(24)，其特征在于，所述时钟信号发生器(19)包括RC振荡器。6.如前述权利要求中任一项所述的接收电路(24)，其特征在于，所述比特流处理单元(5)包括同步器(9)，所述同步器(9)适于使所述传入比特流(34)与所述第一时钟信号(32)同步并且用于产生总线同步信号(35)，并且其中所述比特流处理单元(5)包括边沿检测器(10)，用于检测所述同步比特流中的下降沿模式并产生检测到的下降沿信号(36)。7.如权利要求6所述的接收电路(24)，其特征在于，所述边沿检测器(10)包括移位寄存器(40)和比较器(41)，该移位寄存器(40)用于存储传入比特流(34)的数据样本，该比较器(41)用于通过将存储在移位寄存器(40)中的至少两个值和由同步器(9)提供的总线同步信号(35)与预定的下降沿模式进行比较来检测下降沿，以便产生所述检测到的下降沿信号(36)。8.如权利要求6或7所述的接收电路(24)，其特征在于，所述比特流处理单元(5)包括边沿验证单元(11)，该边沿验证单元(11)包括：计数器(42)，适于在...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·斯特姆，T·弗赖塔格，M·博尔特，A·巴布什金，
申请(专利权)人：迈来芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE