EP2117886A1 - Transceiverschaltung und steuergerät - Google Patents

Transceiverschaltung und steuergerät

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Publication number
EP2117886A1
EP2117886A1 EP08717271A EP08717271A EP2117886A1 EP 2117886 A1 EP2117886 A1 EP 2117886A1 EP 08717271 A EP08717271 A EP 08717271A EP 08717271 A EP08717271 A EP 08717271A EP 2117886 A1 EP2117886 A1 EP 2117886A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lin
transceiver circuit
terminal
pwmout
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08717271A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Kazmierczak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2117886A1 publication Critical patent/EP2117886A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H04L12/40032—Details regarding a bus interface enhancer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40234—Local Interconnect Network LIN

Definitions

  • the present invention relates to a transceiver circuit and a control device, in particular for controlling electronic components in vehicle systems.
  • CAN bus an asynchronous serial bus system that works with CS MA / CA and avoids bus arbitration through bit arbitration.
  • a disadvantage of the CAN bus is the relatively large word size and its relatively high cost per node.
  • LIN bus As a cheaper alternative to the CAN bus, therefore, the LIN bus standard has been developed.
  • a LIN bus is commonly used in automobiles when the high bandwidth and versatility of CAN is not needed.
  • a LIN network there is one LIN master and one or more LIN slaves.
  • Fig. 1 shows the equivalent circuit diagram of the transceiver in a LI N node (master or slave).
  • bidirectional communication is performed via the data line to which the terminal LIN is connected; that is, LIN is a single-wire bus.
  • the signals received at the terminal LIN are passed through an amplifier 1 to a receiving contact RxD.
  • control signals are applied to the base of a transistor 3, whose emitter is connected to ground and whose collector is connected to the terminal LIN via a resistor.
  • the terminal LIN is connected via a resistor 4 and a diode 5 to a battery line, which leads the operating potential Ubat.
  • the potential at the terminal LIN between the two operating potentials Ubat and GND can be switched.
  • Fig. 2 shows a transceiver for PWM communication. Similar to the LIN bus, signals are sent by switching the potential at the transmission terminal PWMout by driving a transistor 3 'between a high level and a low level. The master transmits a signal at constant frequency with a defined duty cycle ratio via the transmission line. High level and low level are therefore in a certain ratio. However, to receive messages from the slave, a second line is used, which is connected to the PWMin port can. Received signals are supplied to the receiving contact RxD via the amplifier 1 '. Unlike LIN, two lines are required to send and receive signals.
  • PWM pulse width modulation
  • a transceiver circuit is provided with:
  • a first terminal which is connectable to a bidirectional communication line and whose potential can be set with a transmission driver to a low level and a high level; a second connection connectable to a unidirectional communication line;
  • a switching device having two switch positions, wherein in one
  • Switch position of the input of the receiving amplifier is connected to the first terminal and connected in the other switch position, the input of the receiving amplifier to the second terminal.
  • the idea underlying the transceiver circuit according to the invention is to provide a switching device with which the connection of a connection which can be connected to a bidirectional communication line to the input amplifier can optionally be switched on or interrupted.
  • the Circuit thus be operated as a transceiver for a bidirectional data bus or as a transceiver for two unidirectional communication lines.
  • the switching device is designed as a transistor. This makes it possible to provide the transceiver circuit integrated in a single device.
  • the transistor is a MOSFET, since it can then be switched substantially without power.
  • the transmission driver has a bipolar transistor whose collector is connected to the first terminal and whose emitter is grounded. This allows use of the transceiver circuit according to the LIN standard.
  • a control unit for controlling a sensor or actuator via a data bus has the following: the transceiver circuit described above, and
  • a microcontroller having an input connected to an output of the receive amplifier and having an output connected to the transmit driver.
  • a transceiver circuit according to the invention can advantageously be integrated with a microcontroller, and thus a control device can be provided be, which has the above features, so for example, both LIN and PWM communication integrated in a device.
  • the controller may further comprise an output, via which the control unit provides a control signal, wherein the switch position of the switching device is dependent on the control signal.
  • a software switch for switching the switching device can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram of a transceiver circuit in a LIN module
  • FIG. 2 is a diagram of a transceiver for PWM communication
  • FIG. 1 is a diagram of a transceiver circuit in a LIN module
  • FIG. 2 is a diagram of a transceiver for PWM communication
  • FIG. 1 is a diagram of a transceiver circuit in a LIN module
  • FIG. 2 is a diagram of a transceiver for PWM communication
  • FIG. 1 is a diagram of a transceiver circuit in a LIN module
  • FIG. 2 is a diagram of a transceiver for PWM communication
  • Fig. 3 shows a transceiver circuit according to the invention, which has the functionality of a
  • LIN driver combined with that of a PWM driver
  • 4 shows a control unit according to the invention which comprises the transceiver circuit in FIG. 3
  • 5 shows a further embodiment of a transceiver circuit according to the invention.
  • FIG. 3 shows a transceiver circuit 10 according to the invention, which combines the functionality of a LIN driver with that of a PWM driver and, for example, forms part of a control circuit. Circuit can be. In this case, the desired functionality can be selected by means of a switching device 16.
  • the switching device 16 establishes a connection between a first terminal LIN / PWMout and the input of a receiving amplifier 11, which may be designed, for example, as an operational amplifier, and in the open state the switching device interrupts this connection.
  • a second terminal PWMin is also connected to the receive amplifier 11 .
  • the output of the receive amplifier 11 is connected to a receive contact RxD.
  • the terminal LIN / PWMout is connected via a resistor 14 and a diode 15 to a battery line, which leads the battery potential Ubat.
  • the terminal LIN / PWMout is connected to the collector of a transistor 13 whose emitter is connected to ground GND.
  • the base of transistor 13 is connected via a resistor 12 to a transmit contact TxD.
  • the transistor 13 and the resistor 12 together form a transmission driver.
  • the circuit 10 is operated as a driver for bidirectional data communication via a line connected to the connection LIN / PWMout.
  • the signals received at the terminal LIN / PWMout are transmitted via the amplifier 11 to the receiving contact RxD and further processed there. From the transmitter contact TxD, control signals are applied to the base of the transistor 13 via the resistor 12.
  • the potential at the terminal LIN / PWMout can be switched between a high level and a low level.
  • the diode 15 prevents the control circuit from being supplied with power in the event of a local failure of the battery voltage Ubat via the signal line connected to the connection LIN / PWMout.
  • the transceiver circuit 10 thus corresponds functionally to the circuit shown in FIG.
  • the transceiver circuit 10 serves as a PWM driver.
  • the transmission of signals is carried out by the potential at the transmission terminal PWMout is switched by driving the transistor 13 between a high level and a low level.
  • a signal at a constant frequency with a fixed duty cycle ratio is sent via the transmission line connected to the LIN / PWMout connection (first connection), the high level and the low level being in a specific relationship to one another.
  • Such a PWM driver is widespread, for example, for controlling so-called GPAs (General Purpose Actuators), which receive the electrical energy required for their operation from the vehicle battery and serve to move or position a system within a predetermined work area , Typical examples of this are flap systems, such as the engine on the throttle.
  • GPAs General Purpose Actuators
  • flap systems such as the engine on the throttle.
  • e-gas Another area of application for PWM is e-gas, where the accelerator pedal transmits the value desired by the driver as an electrical signal to the control unit.
  • the second terminal PWMin is provided, which is connected directly to the input of a receiving amplifier 11. Received signals are supplied via the amplifier 11 to the receiving contact RxD.
  • the transceiver circuit 10 thus corresponds functionally to the circuit shown in FIG.
  • a significant advantage of the transceiver circuit shown in Fig. 3 is that with a single component, the functionality of both a LIN driver and a PWM driver can be realized.
  • the LIN / PWMout connector is used both as an output for PWM signals and for LIN signals, so that the number of connections can be reduced compared to a solution in which the LIN driver and the PWM driver are used be housed in parallel on a chip.
  • the circuit shown in Fig. 3 can be used for both masters and slaves in a LIN network. A difference consists only in the dimensioning of the resistor 14, which is 30 k ⁇ for the slave and only about 1 k ⁇ for the master.
  • the switching device 16 may be formed as a mechanical on / off switch. However, it can also be designed as a semiconductor switch, in particular as a MOSFET. Such a configuration is given in the embodiment shown in Fig. 4.
  • FIG. 4 shows a control unit 20, which comprises the transceiver circuit 10 in FIG. 3. 4, the same or functionally identical elements as in Fig. 3 are denoted by the same reference numerals and are not explained in detail. The explanations of these elements with respect to FIG. 3 thus also apply analogously to the elements shown in FIG. 4.
  • the switching device 16 is designed as a MOSFET 17.
  • Source and drain of the MOSFET 17 are respectively connected to the terminal LIN / PWMout and to the input of the receiving amplifier 11.
  • the gate of the MOSFET 17 is supplied by a microcontroller 18, a control signal LIN / PWM, which determines whether the MOSFET 17 is turned on or not conductive. This can be done as a function of a program running on the microcontroller 18, so that the MOSFET 17 can be blocked or switched through by means of a software switch.
  • the contacts RxD and TxD of the transceiver 10 are connected to the microcontroller 18, where they are fed to a UART device 19.
  • the UART module generates the data bits to be output via the LI N / PWMout connection and the necessary data frames. It converts parallel data to be sent into a serial data stream and generates parallel data from the received serial data stream.
  • the data supplied via the contact RxD to the UART module 19 are fed to a sensor-actuator interface 21, which is connected, for example, to a sensor or actuator to be controlled (not shown here in detail).
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a transceiver circuit 30 according to the invention.
  • the same or functionally identical elements as in FIG. 3 are designated by the same reference numerals and will not be explained in detail. The explanations of these elements with respect to FIG. 3 thus also apply analogously to the elements shown in FIG. 5.
  • the switching device is designed as a changeover switch 22.
  • the circuit 10 is operated in the switch position (a) as a driver for bidirectional data communication via a connected to the terminal LI N / PWMout line, and in the switch position (b), the transceiver circuit 10 as PWM Drivers operated.
  • the arrangement shown in FIG. 5 has the advantage that in LIN operation (switch position (a)), the connection PWMin is separated from the input amplifier 11 and thus can not act on interfering signals from components possibly connected to the connection PWMin.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Transceiverschaltung (10; 30) bereit mit: einem ersten Anschluss (LIN/PWMout), welcher mit einer bidirektionalen Kommunikationsleitung verbindbar ist und dessen Potential mit einem Sendetreiber (12, 13) auf einen Low-Pegel und einen High-Pegel setzbar ist; einem zweiten Anschluss (PWMin), welcher mit einer unidirektionalen Kommunikationsleitung verbindbar ist; einem Empfangsverstärker (11), welcher einen Eingang aufweist; und einer Schalteinrichtung (16; 17; 22), welche zwei Schalterstellungen aufweist, wobei in einer Schalterstellung der Eingang des Empfangsverstärkers (11) mit dem ersten Anschluss (LIN/PWMout) verbunden ist und in der anderen Schalterstellung der Eingang des Empfangsverstärkers (11) mit dem zweiten Anschluss (PWMin) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Titel
Transceiverschaltung und Steuergerät
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transceiverschaltung und ein Steuergerät, insbesondere zur Steuerung elektronischer Komponenten in Fahrzeugsystemen.
In modernen Kraftfahrzeugen finden sich eine Vielzahl von elektronischen Komponenten, welche von einer oder mehreren zentralen Steuereinrichtungen ansteuerbar sind. Beispiele dafür sind die elektronischen Komponenten im Türmodul, welches elektrische Fensterheber, Zentralverriegelung und elektrisch verstellbare Spiegel umfasst, aber auch andere Komfortelemente, wie zum Beispiel Klimaanlage, elektrisch verstellbare Sitze, Deckenbeleuchtung, elektrisches Schiebedach, usw.
Ursprünglich waren diese Komponenten einzeln verdrahtet. Allerdings führte die zunehmende Anzahl von elektrischen Komponenten zu einem kaum noch beherrschbaren Kabelbaum, so dass standardisierte Bus-Systeme eingeführt wurden. Eins der erfolgreichsten Bus-Systeme ist der CAN-Bus, ein asynchrones, serielles Bus-System, der mit CS M A/CA arbeitet und Kollisionen beim Buszugriff durch Bit-Arbitrierung vermeidet. Nachteilig beim CAN-Bus ist die relativ große Wortbreite und seine relativ hohen Kosten pro Knoten.
Als kostengünstigere Alternative zum CAN-Bus ist daher der LIN-Bus-Standard entwickelt worden. Ein LIN-Bus wird häufig in Kraftfahrzeugen verwendet, wenn die hohe Bandbreite und Vielseitigkeit von CAN nicht benötigt wird. In einem LIN-Netzwerk sind ein LIN-Master und ein oder mehrere LIN-Slaves vorhanden. Fig. 1 zeigt das Ersatzschaltbild des Transceivers in einem LI N- Knoten (Master oder Slave).
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird über die Datenleitung, an die der Anschluss LIN angeschlossen wird, eine bidirektionale Kommunikation durchgeführt; es handelt sich bei LIN also um einen Eindrahtbus. Die am Anschluss LIN empfangenen Signale werden über einen Verstärker 1 an einen Empfangskontakt RxD weitergegeben. Von einem Sendekontakt TxD werden über einen Widerstand 2 Steuersignale an die Basis eines Transistors 3 gegeben, dessen Emitter mit Masse und dessen Kollektor mit dem Anschluss LIN verbunden ist. Weiterhin ist der Anschluss LIN über einen Widerstand 4 und eine Diode 5 mit einer Batterieleitung verbunden, welche das Betriebspotential Ubat führt. Somit kann das Potential am Anschluss LIN zwischen den zwei Betriebspotentialen Ubat und GND geschaltet werden.
Weiterhin kommt bei der Datenübertragung in Kraftfahrzeugsystemen auch Pulsweitenmo- dulation (PWM) zur Anwendung. Fig. 2 zeigt einen Transceiver für PWM- Kommunikation. Ähnlich wie beim LIN-Bus erfolgt das Senden von Signalen indem das Potential am Sende- anschluss PWMout durch Ansteuern eines Transistors 3' zwischen einem High-Pegel und einem Low-Pegel geschaltet wird. Dabei sendet der Master über die Sendeleitung ein Signal bei konstanter Frequenz mit festgelegtem Duty-Cycle-Verhältnis. High-Pegel und Low-Pegel stehen also in einem bestimmten Verhältnis. Zum Empfang von Nachrichten vom Slave wird jedoch eine zweite Leitung verwendet, die an den Anschluss PWMin angeschlossen werden kann. Empfangene Signale werden über den Verstärker 1' dem Empfangskontakt RxD zugeführt. Im Gegensatz zu LIN werden also für das Senden und Empfangen von Signalen zwei Leitungen benötigt.
Diese unterschiedliche Ausgestaltung von LIN und PWM bedeutete, dass die unterschiedlichen Anforderungen an die Kommunikation bisher nur mit unterschiedlichen Bauelementen zu realisieren waren.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Demgemäß vorgesehen ist eine Transceiverschaltung mit:
- einem ersten Anschluss, welcher mit einer bidirektionalen Kommunikationsleitung verbindbar ist und dessen Potential mit einem Sendetreiber auf einen Low-Pegel und einen High- Pegel setzbar ist; - einem zweiten Anschluss, welcher mit einer unidirektionalen Kommunikationsleitung verbindbar ist;
- einem Empfangsverstärker, welcher einen Eingang aufweist; und
- einer Schalteinrichtung, welche zwei Schalterstellungen aufweist, wobei in einer
Schalterstellung der Eingang des Empfangsverstärkers mit dem ersten Anschluss verbunden ist und in der anderen Schalterstellung der Eingang des Empfangsverstärkers mit dem zweiten Anschluss verbunden ist.
Die der erfindungsgemäßen Transceiverschaltung zugrundeliegende Idee ist es, eine Schalteinrichtung bereitzustellen, mit welcher die Verbindung eines mit einer bidirektionalen Kommunikationsleitung verbindbaren Anschlusses zu dem Eingangsverstärker wahlweise durchgeschaltet oder unterbrochen werden kann. Abhängig von der Schalterstellung kann die Schaltung somit als Transceiver für einen bidirektionalen Datenbus oder auch als Transceiver für zwei unidirektionale Kommunikationsleitungen betrieben werden. Daraus ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass beide Kommunikationsmöglichkeiten mit lediglich einem Treiber realisiert werden können. Das bedeutet, dass beide Funktionalitäten mit lediglich einem Bauelement realisiert werden können, so dass sich eine Verringerung der auf Lager zu haltenden Bauelemente sowie der bereitzustellenden Dokumentation ergibt.
Es ist vorteilhaft, wenn die Schalteinrichtung als Transistor ausgebildet ist. Dies macht es möglich, die Transceiverschaltung in einem einzigen Baustein integriert bereitzustellen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Transistor ein MOSFET ist, da er dann im Wesentlichen leistungslos geschaltet werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Sendetreiber einen bipolaren Transistor auf, dessen Kollektor mit dem ersten Anschluss und dessen Emitter mit Masse verbunden ist. Dies ermöglicht eine Nutzung der Transceiverschaltung gemäß dem LIN-Standard.
Ein erfindungsgemäßes Steuergerät zum Steuern eines Sensors oder Aktors über einen Datenbus, weist folgendes auf: - die oben beschriebene Transceiverschaltung, und
- einen Mikrokontroller mit einem Eingang, der an einen Ausgang des Empfangsverstärkers angeschlossen ist, und mit einem Ausgang, der an den Sendetreiber angeschlossen ist.
Mit einem solchen Steuergerät lässt sich eine erfindungsgemäße Transceiverschaltung vorteilhaft mit einem Mikrokontroller integrieren, und es kann somit ein Steuergerät bereitgestellt werden, welches die oben genannten Funktionalitäten aufweist, also beispielsweise sowohl LIN- als auch PWM- Kommunikation in einem Gerät integriert.
Dabei kann das Steuergerät ferner einen Ausgang aufweisen, über den das Steuergerät ein Steuersignal bereitstellt, wobei die Schalterstellung der Schalteinrichtung abhängig vom Steuersignal ist. Somit lässt sich ein Softwareschalter zum Schalten der Schalteinrichtung bereitstellen.
ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:
Fig. 1 ein Diagramm einer Transceiverschaltung in einem LIN-Modul; Fig. 2 ein Diagramm eines Transceivers für PWM- Kommunikation;
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Transceiverschaltung, welche die Funktionalität eines
LIN-Treibers mit der eines PWM-Treibers kombiniert; Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Steuergerät, welches die Transceiverschaltung in Fig. 3 umfasst; Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Transceiverschaltung.
In allen Figuren der Zeichnungen sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente - sofern nichts Anderes angegeben ist - mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Transceiverschaltung 10, welche die Funktionalität eines LIN-Treibers mit der eines PWM-Treibers kombiniert und beispielsweise Teil einer Steuer- Schaltung sein kann. Dabei kann mittels einer Schalteinrichtung 16 die gewünschte Funktionalität ausgewählt werden.
Im geschlossenen Zustand stellt die Schalteinrichtung 16 eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluss LIN/PWMout und dem Eingang eines Empfangsverstärkers 11, er beispielsweise als Operationsverstärker ausgebildet sein kann, her und im offenen Zustand unterbricht die Schalteinrichtung diese Verbindung. Ebenfalls mit dem Empfangsverstärker 11 verbunden ist ein zweiter Anschluss PWMin. Der Ausgang des Empfangsverstärkers 11 ist mit einem Empfangskontakt RxD verbunden. Der Anschluss LIN/PWMout ist über einen Wider- stand 14 und eine Diode 15 mit einer Batterieleitung verbunden, welche das Batteriepotential Ubat führt. Weiterhin ist der Anschluss LIN/PWMout mit dem Kollektor eines Transistors 13 verbunden, dessen Emitter mit Masse GND verbunden ist. Die Basis des Transistors 13 ist über einen Widerstand 12 mit einem Sendekontakt TxD verbunden. Der Transistor 13 und der Widerstand 12 bilden zusammen einen Sendetreiber.
In der Schalterstellung (a) in Fig. 3 wird die Schaltung 10 als Treiber für bidirektionale Datenkommunikation über eine an den Anschluss LIN/PWMout angeschlossene Leitung betrieben. Die am Anschluss LIN/PWMout empfangenen Signale werden über den Verstärker 11 an den Empfangskontakt RxD weitergegeben und von dort weiterverarbeitet. Von dem Sen- dekontakt TxD werden über den Widerstand 12 Steuersignale an die Basis des Transistors 13 gegeben. Somit kann das Potential am Anschluss LIN/PWMout zwischen einem High- Pegel und einem Low-Pegel geschaltet werden. Die Diode 15 verhindert dabei, dass bei einem lokalen Ausfall der Batteriespannung Ubat die Steuerschaltung über die an den Anschluss LIN/PWMout angeschlossene Signalleitung mit Strom versorgt wird. In der Schalterstellung (a) entspricht die Transceiverschaltung 10 also funktional der in Fig. 1 dargestellten Schaltung. In der Schalterstellung (b) in Fig. 3 dient die Transceiverschaltung 10 als PWM-Treiber. Das Senden von Signalen erfolgt dabei, indem das Potential am Sendeanschluss PWMout durch Ansteuern des Transistors 13 zwischen einem High- Pegel und einem Low- Pegel geschaltet wird. Dabei wird über die an den Anschluss LIN/PWMout (erster Anschluss) angeschlossene Sendeleitung ein Signal bei konstanter Frequenz mit festgelegtem Duty-Cycle- Verhältnis gesendet, wobei High- Pegel und Low- Pegel in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Ein solcher PWM-Treiber ist beispielsweise zur Ansteuerung von so genannten GPAs (General Purpose Actuators) verbreitet, die die zu ihrem Betrieb benötigte elektrische Energie aus der Fahrzeugbatterie beziehen und dazu dienen, ein System innerhalb eines vorgege- benen Arbeitsbereichs zu bewegen bzw. zu positionieren. Typische Beispiele hierfür sind Klappensysteme, wie z.B. der Motor an der Drosselklappe. Ein anderer Anwendungsbereich für PWM ist E-Gas, wobei das Fahrpedal den vom Fahrer gewünschten Wert als elektrisches Signal an die Steuereinheit überträgt.
Zum Empfang von Signalen im PWM-Betrieb ist der zweite Anschluss PWMin vorgesehen, welcher direkt an den Eingang eines Empfangsverstärkers 11 angeschlossen ist. Empfangene Signale werden über den Verstärker 11 dem Empfangskontakt RxD zugeführt. In der Schalterstellung (a) entspricht die Transceiverschaltung 10 also funktional der in Fig. 2 dargestellten Schaltung.
Ein wesentlicher Vorteil der in Fig. 3 gezeigten Transceiverschaltung ist der, dass mit einem einzigen Bauteil die Funktionalität sowohl eines LIN-Treibers als auch eines PWM-Treibers realisiert werden kann. Dabei wird der Anschluss LIN/PWMout sowohl als Ausgang für PWM-Signale als auch für LIN-Signale verwendet, so dass die Anzahl von Anschlüssen ver- ringert werden kann im Vergleich zu einer Lösung, in welcher der LIN-Treiber und der PWM-Treiber parallel auf einem Chip untergebracht werden. Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung kann sowohl für Master als auch für Slaves in einem LIN-Netzwerk verwendet werden. Ein Unterschied besteht dabei lediglich in der Dimensionierung des Widerstands 14, welcher beim Slave 30 kΩ und beim Master lediglich ca. 1 kΩ beträgt.
In ihrer einfachsten Ausführung kann die Schalteinrichtung 16 als mechanischer Ein/Aus-Schalter ausgebildet sein. Er kann jedoch auch als Halbleiterschalter, insbesondere als MOSFET ausgestaltet sein. Eine solche Ausgestaltung ist in der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform gegeben.
Fig. 4 zeigt ein Steuergerät 20, welches die Transceiverschaltung 10 in Fig. 3 umfasst. In Fig. 4 sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente wie in Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht näher erläutert. Die Erläuterungen dieser Elemente in Bezug auf Fig. 3 gelten also analog auch für die in Fig. 4 gezeigten Elemente.
In der Transceiverschaltung 10 in Fig. 4 ist die Schalteinrichtung 16 als MOSFET 17 ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass Transceiverschaltung 10 monolithisch ausgeführt werden kann. Source und Drain des MOSFETs 17 sind jeweils mit dem Anschluss LIN/PWMout bzw. mit dem Eingang des Empfangsverstärkers 11 verbunden. Dem Gate des MOSFETs 17 wird von einem Mikrocontroller 18 ein Steuersignal LIN/PWM zugeführt, welches bestimmt, ob der MOSFET 17 leitend oder nicht-leitend geschaltet ist. Dies kann in Abhängigkeit von einem auf dem Mikrocontroller 18 laufenden Programm geschehen, so dass der MOSFET 17 mittels eines Softwareschalters gesperrt bzw. durchgeschaltet werden kann.
Die Kontakte RxD und TxD des Transceivers 10 sind mit dem Mikrokontroller 18 verbunden, wo sie einem UART-Baustein 19 zugeführt werden. Der UART-Baustein erzeugt die über den Anschluss LI N/PWMout auszugebenden Datenbits und den dazu notwendigen Datenrahmen. Er wandelt zu sendende parallele Daten in einen seriellen Datenstrom um und erzeugt aus dem empfangenen seriellen Datenstrom parallele Daten. Die über den Kontakt RxD dem UART-Baustein 19 zugeführten Daten werden einem Sensor-Aktor-Interface 21 zugeführt, welches beispielsweise mit einem zu steuernden Sensor oder Aktor (hier nicht näher dargestellt) verbunden ist.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Transceiverschaltung 30. In Fig. 5 sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente wie in Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht näher erläutert. Die Erläuterungen dieser Elemente in Bezug auf Fig. 3 gelten also analog auch für die in Fig. 5 gezeigten Elemente.
In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist die Schalteinrichtung als Wechselschalter 22 ausgeführt. Wie in der in Fig. 3 gezeigten Anordnung wird die Schaltung 10 in der Schalterstellung (a) als Treiber für bidirektionale Datenkommunikation über eine an den Anschluss LI N/PWMout angeschlossene Leitung betrieben, und in der Schalterstellung (b) wird die Transceiverschaltung 10 als PWM-Treiber betrieben. Die in Fig. 5 gezeigte Anordnung hat den Vorteil, dass im LIN-Betrieb (Schalterstellung (a)) der Anschluss PWMin vom Eingangsver- stärker 11 getrennt ist und somit keine störenden Signale von eventuell an den Anschluss PWMin angeschlossenen Bauteilen einwirken können.
Obwohl die obigen Ausführungsformen vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, sind sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Beispielsweise wurden die obigen Ausführungsformen für eine Kombination von LIN- und PWM- Funktionalität beschrieben. Die gleichen Vorteile lassen sich jedoch ebenso für andere Bus-Systeme und Datenübertragungsformate erzielen. Beispielsweise ist es auch möglich über den Anschluss LIN/PWMout anstelle von PWM-Signalen ein frequenzmoduliertes Signal auszugeben und somit beispielsweise einen Aktor (z.B. der Drosselklappe) in seinem Arbeitsbereich einzustellen. Eine weitere Möglichkeit ist es, über den Anschluss LIN/PWMout ein durch Frequency-Keying oder Frequency-Shift-Keying moduliertes Signal auszugeben. Dabei kann beispielsweise eine Frequenz von 6 MHz für High und eine Frequenz von 4 MHz für Low stehen. Dies hat den Vorteil, dass Signale zwischen Master und Slave auch über eine induk- tive Kopplung, beispielsweise durch einen Transformator, übertragen werden können. Eine mögliche Anwendung im Automobilbereich ist dafür beispielsweise die Kommunikation zwischen Lenkrad und Lenksäule.

Claims

Ansprüche
1. Transceiverschaltung (10; 30) mit:
- einem ersten Anschluss (LIN/PWMout), welcher mit einer bidirektionalen Kommunikationsleitung verbindbar ist und dessen Potential mit einem Sendetreiber (12, 13) auf einen Low-Pegel und einen High-Pegel setzbar ist;
- einem zweiten Anschluss (PWMin), welcher mit einer unidirektionalen Kommunikationsleitung verbindbar ist;
- einem Empfangsverstärker (11), welcher einen Eingang aufweist; und
- einer Schalteinrichtung (16; 17; 22), welche zwei Schalterstellungen aufweist, wobei in einer Schalterstellung der Eingang des Empfangsverstärkers (11) mit dem ersten
Anschluss (LIN/PWMout) verbunden ist und in der anderen Schalterstellung der Eingang des Empfangsverstärkers (11) mit dem zweiten Anschluss (PWMin) verbunden ist.
2. Transceiverschaltung (10; 30) nach Anspruch 1, wobei die Schalteinrichtung (16; 17; 22) als Transistor (17) ausgebildet ist.
3. Transceiverschaltung (10; 30) nach Anspruch 1, wobei der Transistor (17) ein MOSFET ist.
4. Transceiverschaltung (10; 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sendetreiber (12, 13) einen bipolaren Transistor (13) aufweist, dessen Kollektor mit dem ersten Anschluss (LIN/PWMout) und dessen Emitter mit Masse verbunden ist.
5. Steuergerät (20), insbesondere zum Steuern eines Sensors oder Aktors über einen
Datenbus, aufweisend: eine Transceiverschaltung (10; 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und einen Mikrokontroller (18) mit einem Eingang, der an einen Ausgang (RxD) des Empfangsverstärkers (11) angeschlossen ist, und mit einem Ausgang, der an den Sendetreiber (12, 13) angeschlossen ist.
6. Steuergerät (20) nach Anspruch 5, ferner aufweisend einen Ausgang über den das
Steuergerät ein Steuersignal (LIN/PWM) bereitstellt, wobei die Schalterstellung der Schalteinrichtung 16 abhängig vom Steuersignal (LIN/PWM) ist.
EP08717271A 2007-03-05 2008-02-29 Transceiverschaltung und steuergerät Withdrawn EP2117886A1 (de)

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