具有经由公共星形节点相互连接的至少三个线路分支的数据网络以及所述数据网络适用的机动车辆及操作方法技术

本发明专利技术涉及一种数据网络（18），该数据网络具有经由公共星形节点（14）相互连接的至少三个线路分支（11），以便将消息信号（16）从这些线路分支（11）中的一个线路分支分配到其他线路分支上（11），其中，连接到这些线路分支（11）中的至少一个线路分支的是至少一个总线用户设备（10，10'），该至少一个总线用户设备被配置成以对应发射模式（B2，B3）通过对应发射单元（21）来生成这些消息信号（16）中的至少一个消息信号，其中，在该对应总线用户设备（10，10

A data network having at least three line branches interconnected via a common star node and a motor vehicle and an operation method suitable for the data network

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有经由公共星形节点相互连接的至少三个线路分支的数据网络以及所述数据网络适用的机动车辆及操作方法
[0001]本专利技术涉及一种具有经由公共星形节点相互连接的至少三个线路分支的数据网络。如果在线路分支中，总线用户设备发出消息信号，则该消息信号可以被分配到另外两个或更多个线路分支中。星形节点是无源的，这意味着在分配消息信号时，星形节点处会发生反射，从而将消息信号反射回发射总线用户设备。本专利技术涉及一种具有根据本专利技术的数据网络的实施例的机动车辆。最后，本专利技术还包括一种用于操作数据网络以将消息信号分配到多个线路分支中的方法。
[0002]在机动车辆中，例如可以提供诸如CAN（控制器局域网）或Flexray数据总线或甚至以太网等数据总线作为数据网络。这些总线对于双线电气线路主要使用线性结构，消息信号经由该双线电气线路在总线用户设备之间的数据网络中交换。终端阻抗连接到线性结构的每一端，以抑制或减弱传播波的反射。在一个线路分支转变为另外两个线路分支的星形节点处也可能发生反射。目前，只有当这些线路分支之一构成相对较短的短截线时才允许这样做，该短截线作为高阻抗连接到主线性结构。如果希望在星形节点中将两个以上的线路分支（即至少三个线路分支）相互连接，则只能通过“集线器”或“交换机”形式的有源星形节点来实现这一点，该有源星形节点可以使用终端阻抗来单独地端接终止于星形节点的线路分支，或者可以防止反射到达的消息信号。然而，要想在星形节点中互连至少三个线路分支，需要相对更复杂的电路。
[0003]专利EP 0610276 B1描述了一种基于CAN总线的数据通信系统，根据本专利技术在该数据通信系统中实施了无源星形节点。如果没有进一步措施，这种具有相对较长线路区段的星形节点将导致不希望的反射，并且因此导致线路上和接收器处的信号失真，进而导致信息丢失。EP 0610276 B1中描述的方法通过使用滑动式铁氧体磁芯来转换线路区段的阻抗而避免了这一缺点，从而在有限的频带内产生足够好的低反射星形结构。
[0004]然而，这种方法并不适用于较高的符号速率。如果想要更高的波特率，通常采用有源星形节点，这样，端接于单独ECU两端的线路就可以例如基于以太网交换机的模型用于消息的有源中继。
[0005]使用无源星形节点，例如简单地将星形节点中至少三个线路分支的电气线路电连接，会导致星形节点中发生所述反射，从而使得无法以高比特率（大于每秒一兆比特）进行无干扰操作。
[0006]本专利技术的目的在于提供一种具有至少三个线路分支的数据网络，该数据网络允许以低技术复杂性进行无干扰操作。
[0007]该目的通过独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求、以下说明以及附图描述了本专利技术的有利实施例。
[0008]本专利技术提供了一种具有经由公共星形节点相互连接的至少三个线路分支的数据网络。星形节点具体地是电无源星形节点，即线路分支的电气线路在公共星形节点中彼此电流连接。线路分支可以具有相同或类似的长度，这意味着每个线路分支的长度可以超过50厘米。线路分支经由公共星形节点相互连接，以便将消息信号从线路分支之一分配到其
他线路分支上。在数据网络中，可以将至少一个总线用户设备连接到每个线路分支，该至少一个总线用户设备被配置成在对应发射模式中通过对应发射单元来生成至少一个所述消息信号。然而，还可以规定仅在一个或一些线路分支中提供发射总线用户设备。
[0009]如果这种总线用户设备将消息信号发射到所述总线用户设备所连接的线路分支中，则消息信号向星形节点传播，并在星形节点处向前分配到其他线路分支上或者传送到这些线路分支中。然而，在星形节点处也存在消息信号的反射，这导致消息信号的一些能量被反射回包含发射总线用户设备的线路分支中。终端阻抗可以以本身已知的方式连接在这样的线路分支的末端，使得在该末端处这种反射被减弱或抑制。然而，必须防止在发射总线用户设备处产生（已经在星形节点处反射的消息信号的）进一步反射。为了实现这一点，在对应总线用户设备中，其发射单元具有出于生成消息信号的目的被配置成产生电流或将电流注入总线用户设备所连接的电路分支的电气线路中的电流源电路。从现有技术本身已知，电流源电路可以例如由LVDS体现（参见例如网页https://en.wikipedia.org/wiki/Low
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voltage_differential_signaling）。在这种情况下，寻求实施根据本专利技术的数据网络的本领域技术人员必须简单地确保经由电流源电路将线路连接到电流源电路的内部阻抗，该内部阻抗在发射模式下始终大于线路的特性阻抗值的10倍，特别是始终大于500欧姆。换句话说，发射单元通过其电流源电路连接在线路分支的线路之间，即使在发射模式下也始终“作为高阻抗”。如果此时在星形节点处反射的消息信号再次到达发射总线用户设备的发射单元，则作为发射单元到线路分支的所述高阻抗连接的结果，电流源电路在此不产生进一步反射，或者仅产生可忽略不计的进一步反射，因为与终端阻抗并联连接的高阻抗电流源电路的电性能与线路分支中根本没有连接总线用户设备的线路区段类似。
[0010]本专利技术提供的优点在于，在数据网络中，尽管至少三个线路分支通过一个公共星形节点相互连接，但是在发射总线用户设备所连接的线路分支中只发生一次简单的消息信号反射。在总线用户设备处不会发生可能会再次引导回星形节点的进一步反射。因为发射总线用户设备本身知道所发射的消息信号，所以在该总线用户设备中，由反射引起的线路分支中的电压波形干扰是无关紧要的。因此，两个以上线路分支可以经由公共星形节点在数据网络中互连，而不会出现在用于接收总线用户设备的接收中造成混乱或错误的所发射消息信号的反射。
[0011]本专利技术还涵盖了提供另外的优点的实施例。
[0012]在数据网络中，总线用户设备可以连接在线路分支之一的线路末端处或者沿线路末端与星形节点之间的线路分支连接。本专利技术的不同实施例考虑了总线用户设备所需的最终不同反射性质。
[0013]在一个实施例中，在连接到线路分支之一的线路末端的至少一个总线用户设备中，其发射单元被配置成使得其具有与电流源电路并联连接的终端电路。终端电路与总线用户设备所连接的线路分支的电气线路连接，并且其电阻抗值与线路分支的线路阻抗相等。因此，尽管电流源电路本身就上述意义而言具有高阻抗性，但是终端电路会减弱或“吞噬”到达线路末端处的总线用户设备的消息信号，因为该终端电路的阻抗值等于线路分支的线路阻抗。由于使用电流源电路，因此无论电流源电路的其他电性质如何，都能够将终端电路与线路分支的线路阻抗相匹配。
[0014]在一个实施例中，在未连接在线路分支本身的线路末端而是连接在线路分支之一
的线路末端与星形节点之间的总线用户设备中，该总线用户设备具有开路，在电流源电路不活动的情况下，该开路将线路分支的线路电隔离。因此，如果电流源电路被切断，则线路分支的电气线路也将彼此电隔离。当电流源电路处于发射模式时，仅电流源电路本身的电阻抗因此以所述反式存在于线路分支的线路之间，该电阻抗足够高，以避免信号反射，或者产生反射系数可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种数据网络（18），该数据网络具有经由公共星形节点（14）相互连接的至少三个线路分支（11），以便将消息信号（16）从这些线路分支（11）中的一个线路分支分配到其他线路分支（11）上，其中，在每种情况下，连接到这些线路分支（11）中的至少一个线路分支的是至少一个总线用户设备（10，10
‘
），该至少一个总线用户设备被配置成以对应发射模式（B2，B3）通过对应发射单元（21）来生成这些消息信号（16）中的至少一个消息信号，其特征在于，在该对应总线用户设备（10，10
‘
）中，其发射单元（21）具有电流源电路（23），该电流源电路出于生成该消息信号（16）的目的被配置成将电流（I0）注入到该总线用户设备（10，10
‘
）所连接的线路分支（11）的电气线路（19）中，其中，这些线路（19）经由该电流源电路（23）连接到内部阻抗值，该内部阻抗值在发射模式（B2，B3）下始终大于该线路分支（11）的特性阻抗值的10倍，特别是始终大于500欧姆。2.如权利要求1所述的数据网络（18），其中，在连接到这些线路分支（11）中的一个线路分支的线路末端（20）的至少一个总线用户设备（10）中，其发射单元（21）具有与该电流源电路（23）并联连接的终端电路（28），并且该终端电路（28）在该总线用户设备（10
‘
）所连接的线路分支（11）处与这些电气线路（19）连接，并且其阻抗值（Z）等于该线路分支（11）的特性阻抗。3.如前述权利要求之一所述的数据网络（18），其中，在连接在这些线路分支（11）中的一个线路分支的线路末端（20）与该星形节点（14）之间的至少一个总线用户设备（10
‘
）中，该总线用户设备具有开路（51），该开路至少在该电流源电路（23）不活动的情况下或连续地将该线路分支（11）的线路（19）电隔离。4.如前述权利要求之一所述的数据网络（18），其中，该至少一个总线用户设备（10，10
‘
）中的每一个均具有接收电路（22），该接收电路被配置成从该总线用户设备（10，10
‘
）所连接的对应线路分支（11）接收来自另一个总线用户设备（10，10
‘
）的至少一个消息信号（16）作为接收信号（32），其中，该接收器电路（22）包括补偿滤波器（34），该补偿滤波器被配置成使得当相关联总线用户设备（10，10
‘
）的发射单元（21）处于发射模式（B2，B3）时，该补偿滤波器以时间偏移将由该发射单元（21）发出的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：大陆泰密克微电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：