專利名稱：一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，屬于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
FlexRay 網(wǎng)絡(luò)是由 BMW、DaimlerChrysler、Philips、Freescale、Bosch 等公司共同 制定的一種新型通信標(biāo)準(zhǔn)，主要面向車載線控應(yīng)用(X-by-wire)，消息發(fā)送采用時(shí)間觸發(fā)機(jī) 制，具有高帶寬、容錯(cuò)性能好等特點(diǎn)，與車用傳統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)相比，在實(shí)時(shí)性、可靠性和靈活性 方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。國(guó)外對(duì)FlexRay網(wǎng)絡(luò)作了大量的研究和開發(fā)工作，并且在一些高端 車型上得到成功的應(yīng)用。然而，目前FlexRay網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)大多沒有電氣隔離措施和必要的總線保護(hù) 措施，這樣會(huì)出現(xiàn)以下問題1.當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)干擾時(shí)，會(huì)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的總線耦合到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的核心控制器，導(dǎo)致控 制器出現(xiàn)運(yùn)算錯(cuò)誤或者死機(jī)等情況，此時(shí)如果具有良好的隔離措施，會(huì)將總線上的干擾濾 掉，對(duì)前端控制器沒有影響；2.當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)由于操作失誤出線高電壓或者大電流信號(hào)時(shí)，這些信號(hào)會(huì)通過總線直接 沖擊網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的相關(guān)芯片，導(dǎo)致整個(gè)節(jié)點(diǎn)電路板的燒毀，此時(shí)如果具有良好的隔離措施， 僅僅會(huì)燒毀電路板隔離后端與總線直接相連的部分，此時(shí)只需針對(duì)該部分進(jìn)行修復(fù)即可。隨著FlexRay網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，為了能夠面對(duì)更為復(fù)雜、更為惡劣的現(xiàn) 場(chǎng)環(huán)境，對(duì)FlexRay網(wǎng)絡(luò)采用良好的電氣隔離措施是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了在FlexRay組網(wǎng)過程中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部核心部件與外部總 線及現(xiàn)場(chǎng)外圍設(shè)備的完全電氣隔離，以達(dá)到保護(hù)內(nèi)部電路的效果，提出一種采用電氣隔離 保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包括FlexRay協(xié)議控 制電路、FlexRay消息收發(fā)電路、隔離電路、總線保護(hù)電路和隔離電源電路，其外圍設(shè)備為外 部供電電源和FlexRay網(wǎng)絡(luò)，其連接關(guān)系為FlexRay協(xié)議控制電路的發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)通過隔離電路與 FlexRay消息收發(fā)電路的發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)相連，F(xiàn)lexRay消息收發(fā)電路 的差分信號(hào)BP和BM通過總線保護(hù)電路與外界FlexRay網(wǎng)絡(luò)的差分信號(hào)BP和BM對(duì)應(yīng)相 連；隔離電路負(fù)責(zé)連接FlexRay協(xié)議控制電路與FlexRay消息收發(fā)電路之間的三 路信號(hào)發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)，其中發(fā)送信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)的方向?yàn)閺?FlexRay協(xié)議控制電路至FlexRay消息收發(fā)電路，接收信號(hào)的方向?yàn)閺腇lexRay消息收發(fā)電路至FlexRay協(xié)議控制電路，也即FlexRay協(xié)議控制電路的發(fā)送信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)分別 經(jīng)隔離電路進(jìn)入FlexRay消息收發(fā)電路的發(fā)送信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)，F(xiàn)lexRay消息收發(fā)電 路的接收信號(hào)經(jīng)隔離電路進(jìn)入FlexRay協(xié)議控制電路的接收信號(hào)；隔離電源電路的輸入信號(hào)連接外部供電電源，輸出信號(hào)為相互隔離的兩路電源信 號(hào)——第一輸出電源信號(hào)和第二輸出電源信號(hào)，分別為本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的前端和后端提 供電源，所謂前端指的是FlexRay協(xié)議控制電路及其與三路光耦的連接部分，所謂后端指 的是FlexRay消息收發(fā)電路及其與三路光耦的連接部分和總線保護(hù)電路；隔離電路中包括第一光耦、第二光耦、第三光耦、第一電阻、第二電阻、第三電阻、 第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管和第三發(fā)光二極管，三 路光耦的對(duì)外接口均包括輸入正端、輸入負(fù)端、輸出信號(hào)端、輸出電源正極和輸出電源負(fù) 極，其中第一光耦的輸入正端通過第一電阻連接第一輸出電源信號(hào)的正極，輸入負(fù)端與 FlexRay協(xié)議控制電路的發(fā)送信號(hào)相連，輸出信號(hào)端與FlexRay消息收發(fā)電路的發(fā)送信號(hào) 相連，輸出電源正極連接第二輸出電源信號(hào)的正極，輸出電源負(fù)極連接第二輸出電源信號(hào) 的負(fù)極，輸出信號(hào)端通過串聯(lián)的第二電阻和第一發(fā)光二極管與第二輸出電源信號(hào)的正極相 連，其中第一發(fā)光二極管正極的方向朝向第二輸出電源信號(hào)的正極；第二光耦的輸入正端 通過第三電阻連接第一輸出電源信號(hào)的正極，輸入負(fù)端與FlexRay協(xié)議控制電路的發(fā)送使 能信號(hào)相連，輸出信號(hào)端與FlexRay消息收發(fā)電路的發(fā)送使能信號(hào)相連，輸出電源正極連 接第二輸出電源信號(hào)的正極，輸出電源負(fù)極連接第二輸出電源信號(hào)的負(fù)極，輸出信號(hào)端通 過串聯(lián)的第四電阻和第二發(fā)光二極管與第二輸出電源信號(hào)的正極相連，其中第二發(fā)光二極 管正極的方向朝向第二輸出電源信號(hào)的正極；第三光耦的輸入正端通過第五電阻連接第二 輸出電源信號(hào)的正極，輸入負(fù)端與FlexRay消息收發(fā)電路的接收信號(hào)相連，輸出信號(hào)端與 FlexRay協(xié)議控制電路的接收信號(hào)相連，輸出電源正極連接第一輸出電源信號(hào)的正極，輸出 電源負(fù)極連接第一輸出電源信號(hào)的負(fù)極，輸出信號(hào)端通過串聯(lián)的第六電阻和第三發(fā)光二極 管與第一輸出電源信號(hào)的正極相連，其中第三發(fā)光二極管正極的方向朝向第一輸出電源信 號(hào)的正極；上述FlexRay協(xié)議控制電路包括處理器和FlexRay控制器兩部分功能電路，可以 由兩種方式構(gòu)成一為處理器和FlexRay控制器采用同一個(gè)集成芯片，該集成芯片為內(nèi)部 自帶FlexRay控制器的處理器；另一就是處理器和FlexRay控制器各自采用獨(dú)立的芯片，即 為不帶FlexRay控制器的處理器和獨(dú)立的FlexRay控制器，此種情況下處理器和FlexRay 控制器通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線相連；上述總線保護(hù)電路包括雙線濾波器、第一濾波電容、第二濾波電容、第三濾波電 容、第四濾波電容、第一瞬變抑制二極管、第二瞬變抑制二極管、第一跳線、第二跳線、第七 電阻、第八電阻和去耦電容，其中FlexRay消息收發(fā)電路的差分信號(hào)端分別與雙線濾波器 輸入端兩信號(hào)相連，雙線濾波器輸出端兩信號(hào)分別連接外界的FlexRay網(wǎng)絡(luò)的兩根通信 線，同時(shí)雙線濾波器輸入端兩信號(hào)分別通過第一濾波電容和第二濾波電容與第二輸出電源 信號(hào)的負(fù)極相連，雙線濾波器輸出端兩信號(hào)分別通過第三濾波電容和第四濾波電容與第二 輸出電源信號(hào)的負(fù)極相連，雙線濾波器輸出端兩信號(hào)分別連接第一瞬變抑制二極管和第二 瞬變抑制二極管的負(fù)極，第一瞬變抑制二極管和第二瞬變抑制二極管的正極與第二輸出電 源信號(hào)的負(fù)極相連，雙線濾波器輸出端兩信號(hào)分別經(jīng)過第一跳線和第二跳線與串聯(lián)的第七電阻和第八電阻兩端連接，第七電阻和第八電阻的連接中點(diǎn)經(jīng)過去耦電容與第二輸出電源 信號(hào)的負(fù)極相連；上述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中所處的位置分為兩種情況當(dāng)其處于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理連接的 終端時(shí)，需要帶終端電阻，此時(shí)將第一跳線和第二跳線置于接通狀態(tài)，則第七電阻和第八電 阻串聯(lián)作為網(wǎng)絡(luò)上的終端電阻；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理連接的中間而非終端的位置， 此時(shí)不需要終端電阻，則第一跳線和第二跳線均處于斷開狀態(tài)，第七電阻和第八電阻沒有 接入；上述第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管和第三發(fā)光二極管均會(huì)在其對(duì)應(yīng)連接光耦 的輸入負(fù)端信號(hào)有跳變時(shí)閃爍，能夠直觀的表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的收發(fā)狀態(tài)。有益效果本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了 FlexRay節(jié)點(diǎn)內(nèi)部與外界網(wǎng)絡(luò)之間完全的電氣隔離，可 以有效地濾除掉總線上的信號(hào)干擾，同時(shí)當(dāng)外部總線上有高電壓或者大電流信號(hào)出現(xiàn)時(shí)， 可以保護(hù)內(nèi)部電路；增加了總線保護(hù)電路，可以吸收掉外部總線上的瞬間非正常尖峰脈沖， 同樣起到保護(hù)內(nèi)部電路的作用；通過發(fā)光二極管可以直觀地觀察到發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的 狀態(tài)，不需軟件的介入，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)調(diào)試過程很方便。


圖1為本發(fā)明中FlexRay協(xié)議控制電路采用集成芯片方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中FlexRay協(xié)議控制電路采用分立芯片方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中隔離電路對(duì)外連接線路示意圖；圖4為本發(fā)明中總線保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如圖1所示，包括FlexRay協(xié)議 控制電路Pl、FleXRay消息收發(fā)電路P2、隔離電路P3、總線保護(hù)電路P4和隔離電源電路P5， 其外圍設(shè)備為外部供電電源和FlexRay網(wǎng)絡(luò)，其連接關(guān)系為FlexRay協(xié)議控制電路Pl的發(fā)送信號(hào)FS1、接收信號(hào)JSl和發(fā)送使能信號(hào)FSSW 通過隔離電路P3與FlexRay消息收發(fā)電路P2的發(fā)送信號(hào)FS2、接收信號(hào)JS2和發(fā)送使能 信號(hào)FSSN2相連，F(xiàn)lexRay消息收發(fā)電路P2的差分信號(hào)BPl和BMl信號(hào)通過總線保護(hù)電路 P4與外界的FlexRay網(wǎng)絡(luò)的差分信號(hào)BP2和BM2對(duì)應(yīng)相連；隔離電路P3負(fù)責(zé)連接FlexRay協(xié)議控制電路Pl與FlexRay消息收發(fā)電路P2之 間的三路信號(hào)發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)，其中發(fā)送信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)的方向 為從FlexRay協(xié)議控制電路Pl至FlexRay消息收發(fā)電路P2，接收信號(hào)的方向?yàn)閺腇lexRay 消息收發(fā)電路P2至FlexRay協(xié)議控制電路P1，也即FlexRay協(xié)議控制電路Pl的發(fā)送信號(hào) FSl和發(fā)送使能信號(hào)FSSm分別經(jīng)隔離電路P3連接FlexRay消息收發(fā)電路P2的發(fā)送信號(hào) FS2和發(fā)送使能信號(hào)FSSN2，F(xiàn)leXRay消息收發(fā)電路P2的接收信號(hào)JS2經(jīng)隔離電路P3連接 FlexRay協(xié)議控制電路P2的接收信號(hào)JSl ；
隔離電源電路P5的輸入信號(hào)連接外部供電電源，輸出信號(hào)為相互隔離的兩路電 源信號(hào)——第一輸出電源信號(hào)Vl和第二輸出電源信號(hào)V2，分別為本實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的 前端和后端提供電源，所謂前端指的是FlexRay協(xié)議控制電路Pl及其與三路光耦的連接部 分，所謂后端指的是FlexRay消息收發(fā)電路P2及其與三路光耦的連接部分和總線保護(hù)電路 P4 ；隔離電路P3中包括第一光耦G1、第二光耦G2、第三光耦G3、第一電阻R1、第二電 阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一發(fā)光二極管D1、第二發(fā)光 二極管D2和第三發(fā)光二極管D3，G1、G2和G3的對(duì)外接口均包括輸入正端、輸入負(fù)端、輸出 信號(hào)端、輸出電源正極和輸出電源負(fù)極，如圖3所示，隔離電路P3對(duì)外連方式為第一光耦 Gl的輸入正端通過第一電阻Rl連接第一輸出電源信號(hào)Vl的正極，輸入負(fù)端與FlexRay協(xié) 議控制電路Pl的發(fā)送信號(hào)FSl相連，輸出信號(hào)端與FlexRay消息收發(fā)電路P2的發(fā)送信號(hào) FS2相連，輸出電源正極連接第二輸出電源信號(hào)V2的正極，輸出電源負(fù)極連接第二輸出電 源信號(hào)V2的負(fù)極，輸出信號(hào)端通過串聯(lián)的第二電阻R2和第一發(fā)光二極管Dl與第二輸出電 源信號(hào)V2的正極相連，其中Dl正極的方向朝向V2的正極；第二光耦G2的輸入正端通過 第三電阻R3連接第一輸出電源信號(hào)Vl的正極，輸入負(fù)端與FlexRay協(xié)議控制電路Pl的發(fā) 送使能信號(hào)FSSm相連，輸出信號(hào)端與FlexRay消息收發(fā)電路P2的發(fā)送使能信號(hào)FSSN2相 連，輸出電源正極連接第二輸出電源信號(hào)V2的正極，輸出電源負(fù)極連接第二輸出電源信號(hào) V2的負(fù)極，輸出信號(hào)端通過串聯(lián)的第四電阻R4和第二發(fā)光二極管D2與第二輸出電源信號(hào) V2的正極相連，其中D2正極的方向朝向V2的正極；第三光耦G3的輸入正端通過第五電阻 R5連接第二輸出電源信號(hào)V2的正極，輸入負(fù)端與FlexRay消息收發(fā)電路P2的接收信號(hào)JS2 相連，輸出信號(hào)端與FlexRay協(xié)議控制電路Pl的接收信號(hào)相連，輸出電源正極連接第一輸 出電源信號(hào)Vl的正極，輸出電源負(fù)極連接第一輸出電源信號(hào)Vl的負(fù)極，輸出信號(hào)端通過串 聯(lián)的第六電阻R6和第三發(fā)光二極管D3與第一輸出電源信號(hào)Vl的正極相連，其中D3正極 的方向朝向Vl的正極；上述總線保護(hù)電路P4如圖4所示，包括雙線濾波器L、第一濾波電容Cl、第二濾 波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第一瞬變抑制二極管TVS 1、第二瞬變抑 制二極管TVS2、第一跳線J1、第二跳線J2、第七電阻R7、第八電阻R8和去耦電容⑶，其中 FlexRay消息收發(fā)電路P2的差分信號(hào)端BPl和BMl分別與雙線濾波器輸入端兩信號(hào)相連， 雙線濾波器輸出端兩信號(hào)BP2和BM2分別連接外部FlexRay網(wǎng)絡(luò)的兩根通信線，同時(shí)雙線 濾波器L輸入端兩信號(hào)BPl和BMl分別通過第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2與第二輸 出電源信號(hào)V2的負(fù)極相連，雙線濾波器L輸出端兩信號(hào)BP2和BM2分別通過第三濾波電容 C3和第四濾波電容C4與第二輸出電源信號(hào)V2的負(fù)極相連，同時(shí)BP2和BM2分別連接第一 瞬變抑制二極管TVSl和第二瞬變抑制二極管TVS2的負(fù)極，TVSl和TVS2的正極與第二輸 出電源信號(hào)V2的負(fù)極相連，同時(shí)BP2和BM2分別經(jīng)過第一跳線Jl和第二跳線J2與串聯(lián)的 第七電阻R7和第八電阻R8兩端連接，R7和R8的連接點(diǎn)經(jīng)去耦電容CO與第二輸出電源信 號(hào)V2的負(fù)極相連；上述FlexRay協(xié)議控制電路Pl的主芯片為集成FlexRay控制器的處理器 MC9S12XF512；上述FlexRay消息收發(fā)電路P2的主芯片為TJA1080 ；
上述隔離電源電路P5為的輸入為12V電源，輸出Vl和V2均為5V電源且相互隔 罔；上述第一光耦Gl、第二光耦G2和第三光耦G3均為6N137 ；上述第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3和第四濾波電容的容值 C4均為IOOpF,去耦電容CO的容值為4. 7nF ；上述第一瞬變抑制二極管TVSl和第二瞬變抑制二極管的型號(hào)均為 TVS2P6KE68CA ；上述電阻Rl 6的阻值均為470歐姆，電阻R7和R8的阻值均為60歐姆；將本節(jié)點(diǎn)連接到車載網(wǎng)絡(luò)中，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用總線型連接方式，本節(jié)點(diǎn)處于整個(gè)總 線的終點(diǎn)，需要安裝終端電阻，此時(shí)將第一跳線Jl和第二跳線J2置于接通狀態(tài)，則第七電 阻R7和第八電阻R8串聯(lián)作為網(wǎng)絡(luò)上的終端電阻。實(shí)施例2一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如圖2所示，包括FlexRay協(xié)議 控制電路Pl、FleXRay消息收發(fā)電路P2、隔離電路P3、總線保護(hù)電路P4和隔離電源電路P5， 其外圍設(shè)備為外部供電電源和FlexRay網(wǎng)絡(luò)，其連接關(guān)系為FlexRay協(xié)議控制電路Pl的發(fā)送信號(hào)FS1、接收信號(hào)JSl和發(fā)送使能信號(hào)FSSW 通過隔離電路P3與FlexRay消息收發(fā)電路P2的發(fā)送信號(hào)FS2、接收信號(hào)JS2和發(fā)送使能 信號(hào)FSSN2相連，F(xiàn)lexRay消息收發(fā)電路P2的差分信號(hào)BPl和BMl信號(hào)通過總線保護(hù)電路 P4與外界的FlexRay網(wǎng)絡(luò)的差分信號(hào)BP2和BM2對(duì)應(yīng)相連；隔離電路P3負(fù)責(zé)連接FlexRay協(xié)議控制電路Pl與FlexRay消息收發(fā)電路P2之 間的三路信號(hào)發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)，其中發(fā)送信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)的方向 為從FlexRay協(xié)議控制電路Pl至FlexRay消息收發(fā)電路P2，接收信號(hào)的方向?yàn)閺腇lexRay 消息收發(fā)電路P2至FlexRay協(xié)議控制電路P1，也即FlexRay協(xié)議控制電路Pl的發(fā)送信號(hào) FSl和發(fā)送使能信號(hào)FSSm分別經(jīng)隔離電路P3連接FlexRay消息收發(fā)電路P2的發(fā)送信號(hào) FS2和發(fā)送使能信號(hào)FSSN2，F(xiàn)lexRay消息收發(fā)電路P2的接收信號(hào)JS2經(jīng)隔離電路P3連接 FlexRay協(xié)議控制電路P2的接收信號(hào)JSl ；隔離電源電路P5的輸入信號(hào)連接外部供電電源，輸出信號(hào)為相互隔離的兩路電 源信號(hào)——第一輸出電源信號(hào)Vl和第二輸出電源信號(hào)V2，分別為本實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的 前端和后端提供電源，所謂前端指的是FlexRay協(xié)議控制電路Pl及其與三路光耦的連接部 分，所謂后端指的是FlexRay消息收發(fā)電路P2及其與三路光耦的連接部分和總線保護(hù)電路 P4 ；隔離電路P3中包括第一光耦G1、第二光耦G2、第三光耦G3、第一電阻R1、第二電 阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一發(fā)光二極管D1、第二發(fā)光 二極管D2和第三發(fā)光二極管D3，G1、G2和G3的對(duì)外接口均包括輸入正端、輸入負(fù)端、輸出 信號(hào)端、輸出電源正極和輸出電源負(fù)極，如圖3所示，隔離電路P3對(duì)外連方式為第一光耦 Gl的輸入正端通過第一電阻Rl連接第一輸出電源信號(hào)Vl的正極，輸入負(fù)端與FlexRay協(xié) 議控制電路Pl的發(fā)送信號(hào)FSl相連，輸出信號(hào)端與FlexRay消息收發(fā)電路P2的發(fā)送信號(hào) FS2相連，輸出電源正極連接第二輸出電源信號(hào)V2的正極，輸出電源負(fù)極連接第二輸出電 源信號(hào)V2的負(fù)極，輸出信號(hào)端通過串聯(lián)的第二電阻R2和第一發(fā)光二極管Dl與第二輸出電源信號(hào)V2的正極相連，其中Dl正極的方向朝向V2的正極；第二光耦G2的輸入正端通過 第三電阻R3連接第一輸出電源信號(hào)Vl的正極，輸入負(fù)端與FlexRay協(xié)議控制電路Pl的發(fā) 送使能信號(hào)FSSm相連，輸出信號(hào)端與FlexRay消息收發(fā)電路P2的發(fā)送使能信號(hào)FSSN2相 連，輸出電源正極連接第二輸出電源信號(hào)V2的正極，輸出電源負(fù)極連接第二輸出電源信號(hào) V2的負(fù)極，輸出信號(hào)端通過串聯(lián)的第四電阻R4和第二發(fā)光二極管D2與第二輸出電源信號(hào) V2的正極相連，其中D2正極的方向朝向V2的正極；第三光耦G3的輸入正端通過第五電阻 R5連接第二輸出電源信號(hào)V2的正極，輸入負(fù)端與FlexRay消息收發(fā)電路P2的接收信號(hào)JS2 相連，輸出信號(hào)端與FlexRay協(xié)議控制電路Pl的接收信號(hào)相連，輸出電源正極連接第一輸 出電源信號(hào)Vl的正極，輸出電源負(fù)極連接第一輸出電源信號(hào)Vl的負(fù)極，輸出信號(hào)端通過串 聯(lián)的第六電阻R6和第三發(fā)光二極管D3與第一輸出電源信號(hào)Vl的正極相連，其中D3正極 的方向朝向Vl的正極；上述總線保護(hù)電路P4如圖4所示，包括雙線濾波器L、第一濾波電容Cl、第二濾波 電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第一瞬變抑制二極管TVS1、第二瞬變抑制二極 管TVS2、第一跳線J1、第二跳線J2、第七電阻R7、第八電阻R8和去耦電容⑶，其中FlexRay 消息收發(fā)電路P2的差分信號(hào)端BPl和BMl分別與雙線濾波器輸入端兩信號(hào)相連，雙線濾波 器輸出端兩信號(hào)BP2和BM2分別連接外部FlexRay網(wǎng)絡(luò)的兩根通信線，同時(shí)雙線濾波器L 輸入端兩信號(hào)BPl和BMl分別通過第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2與第二輸出電源信 號(hào)V2的負(fù)極相連，雙線濾波器L輸出端兩信號(hào)BP2和BM2分別通過第三濾波電容C3和第 四濾波電容C4與第二輸出電源信號(hào)V2的負(fù)極相連，同時(shí)BP2和BM2分別連接第一瞬變抑 制二極管TVSl和第二瞬變抑制二極管TVS2的負(fù)極，TVSl和TVS2的正極與第二輸出電源信 號(hào)V2的負(fù)極相連，同時(shí)BP2和BM2分別經(jīng)過第一跳線Jl和第二跳線J2與串聯(lián)的第七電阻 R7和第八電阻R8兩端連接，R7和R8的連接點(diǎn)經(jīng)去耦電容CO與第二輸出電源信號(hào)V2的負(fù) 極相連；上述FlexRay協(xié)議控制電路Pl的主芯片包括處理器Ul和FlexRay控制器U2，其 中Ul型號(hào)為MC9S12DG256，U2型號(hào)為MFR4200, Ul和U2通過數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和 控制總線CB相連；上述FlexRay消息收發(fā)電路P2的主芯片為TJA1080 ；上述隔離電源電路P5為的輸入為24V電源，輸出Vl和V2均為5V電源且相互隔 罔；上述第一光耦Gl、第二光耦G2和第三光耦G3均為6N137 ；上述第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3和第四濾波電容的容值 C4均為IOOpF,去耦電容CO的容值為4. 7nF ；上述第一瞬變抑制二極管TVSl和第二瞬變抑制二極管的型號(hào)均為 TVS2P6KE68CA ；上述電阻Rl 6的阻值均為470歐姆，電阻R7和R8的阻值均為60歐姆；將本節(jié)點(diǎn)連接到車載網(wǎng)絡(luò)中，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用總線型連接方式，本節(jié)點(diǎn)處于整個(gè)總 線的中間位置，不需要帶終端電阻，此時(shí)將第一跳線Jl和第二跳線J2置于斷開狀態(tài)。
權(quán)利要求
1. 一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其外圍設(shè)備包括外部供電電源和 FlexRay網(wǎng)絡(luò)，其特征在于包括FlexRay協(xié)議控制電路、FlexRay消息收發(fā)電路、隔離電路、 總線保護(hù)電路和隔離電源電路；FlexRay協(xié)議控制電路的發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)通過隔離電路與 FlexRay消息收發(fā)電路的發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)相連，F(xiàn)lexRay消息收發(fā)電路 的差分信號(hào)BP和BM通過總線保護(hù)電路與外界的FlexRay總線的差分信號(hào)BP和BM對(duì)應(yīng)相 連；隔離電路由第一光耦、第二光耦、第三光耦、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電 阻、第五電阻、第六電阻、第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管和第三發(fā)光二極管構(gòu)成，其 中FlexRay協(xié)議控制電路的發(fā)送信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)分別經(jīng)第一光耦和第二光耦連接 FlexRay消息收發(fā)電路的發(fā)送信號(hào)和發(fā)送使能信號(hào)，F(xiàn)lexRay消息收發(fā)電路的接收信號(hào)經(jīng) 第三光耦連接FlexRay協(xié)議控制電路的接收信號(hào)；隔離電源電路的輸入信號(hào)連接外部供電電源，輸出信號(hào)分為相互隔離的第一輸出電源 信號(hào)和第二輸出電源信號(hào)，其中第一輸出電源信號(hào)為FlexRay協(xié)議控制電路及其與隔離電 路中三個(gè)光耦的連接部分提供電源，第二輸出電源信號(hào)為FlexRay消息收發(fā)電路及其與三 個(gè)光耦的連接部分以及總線保護(hù)電路提供電源；第一光耦的輸入正端通過第一電阻連接第一輸出電源信號(hào)的正極，輸入負(fù)端與 FlexRay協(xié)議控制電路的發(fā)送信號(hào)相連，輸出信號(hào)端與FlexRay消息收發(fā)電路的發(fā)送信號(hào) 相連，輸出電源正極連接第二輸出電源信號(hào)的正極，輸出電源負(fù)極連接第二輸出電源信號(hào) 的負(fù)極，輸出信號(hào)端通過串聯(lián)的第二電阻和第一發(fā)光二極管與第二輸出電源信號(hào)的正極相 連，其中第一發(fā)光二極管正極的方向朝向第二輸出電源信號(hào)的正極；第二光耦的輸入正端通過第三電阻連接第一輸出電源信號(hào)的正極，輸入負(fù)端與 FlexRay協(xié)議控制電路的發(fā)送使能信號(hào)相連，輸出信號(hào)端與FlexRay消息收發(fā)電路的發(fā)送 使能信號(hào)相連，輸出電源正極連接第二輸出電源信號(hào)的正極，輸出電源負(fù)極連接第二輸出 電源信號(hào)的負(fù)極，輸出信號(hào)端通過串聯(lián)的第四電阻和第二發(fā)光二極管與第二輸出電源信號(hào) 的正極相連，其中第二發(fā)光二極管正極的方向朝向第二輸出電源信號(hào)的正極；第三光耦的輸入正端通過第五電阻連接第二輸出電源信號(hào)的正極，輸入負(fù)端與 FlexRay消息收發(fā)電路的接收信號(hào)相連，輸出信號(hào)端與FlexRay協(xié)議控制電路的接收信號(hào) 相連，輸出電源正極連接第一輸出電源信號(hào)的正極，輸出電源負(fù)極連接第一輸出電源信號(hào) 的負(fù)極，輸出信號(hào)端通過串聯(lián)的第六電阻和第三發(fā)光二極管與第一輸出電源信號(hào)的正極相 連，其中第三發(fā)光二極管正極的方向朝向第一輸出電源信號(hào)的正極；總線保護(hù)電路包括雙線濾波器、第一濾波電容、第二濾波電容、第三濾波電容、第四濾 波電容、第一瞬變抑制二極管、第二瞬變抑制二極管、第一跳線、第二跳線、第七電阻、第八 電阻和去耦電容，其中雙線濾波器輸入端兩信號(hào)分別與FlexRay消息收發(fā)電路的差分信號(hào) 端相連，雙線濾波器輸出端兩信號(hào)分別連接外界的FlexRay總線的兩根通信線，同時(shí)雙線 濾波器輸入端兩信號(hào)分別通過第一濾波電容和第二濾波電容與第二輸出電源信號(hào)的負(fù)極 相連，雙線濾波器輸出端兩信號(hào)分別通過第三濾波電容和第四濾波電容與第二輸出電源信 號(hào)的負(fù)極相連，雙線濾波器輸出端兩信號(hào)分別連接第一瞬變抑制二極管和第二瞬變抑制二 極管的負(fù)極，第一瞬變抑制二極管和第二瞬變抑制二極管的正極與第二輸出電源信號(hào)的負(fù)極相連，雙線濾波器輸出端兩信號(hào)分別經(jīng)過第一跳線和第二跳線與串聯(lián)的第七電阻和第八 電阻兩端連接，第七電阻和第八電阻的連接中點(diǎn)經(jīng)過去耦電容與第二輸出電源信號(hào)的負(fù)極 相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征 在于=FlexRay協(xié)議控制電路的主芯片采用一個(gè)集成芯片實(shí)現(xiàn)，該集成芯片為內(nèi)部自帶 FlexRay控制器的處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在 于=FlexRay協(xié)議控制電路的主芯片采用兩個(gè)分立的芯片，分別為不帶FlexRay控制器的處 理器和獨(dú)立的FlexRay控制器，處理器和FlexRay控制器通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總 線相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在 于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理連接的終端，第一跳線和第二跳線均處于接通狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在 于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理連接的中間而非終端的位置，第一跳線和第二跳線均處于 斷開狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在 于=FlexRay消息收發(fā)電路的主芯片為TJA1080。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在 于第一光耦、第二光耦和第三光耦均為6N137。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征 在于第一濾波電容、第二濾波電容、第三濾波電容和第四濾波電容的容值均為IOOpF, 去耦電容的容值為4. 7nF，第一瞬變抑制二極管和第二瞬變抑制二極管的型號(hào)均為 TVS2P6KE68CA0
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用電氣隔離保護(hù)措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在 于=FlexRay 控制器為 MFR4200。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用隔離措施的FlexRay網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，屬于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域。包括FlexRay協(xié)議控制電路、FlexRay消息收發(fā)電路、光電隔離電路、總線保護(hù)電路和隔離電源電路。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了FlexRay節(jié)點(diǎn)內(nèi)部與外界網(wǎng)絡(luò)之間完全的電氣隔離，可以有效地濾除掉外部總線上的信號(hào)干擾，在惡劣條件下可以保護(hù)內(nèi)部電路，總線保護(hù)電路可以吸收掉外部總線上的瞬間非正常尖峰脈沖，不需軟件的介入即可通過發(fā)光二極管直觀地觀察到發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的狀態(tài)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)調(diào)試過程很方便。
文檔編號(hào)H04L29/06GK102006287SQ20101053545
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者劉彪, 王立德 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)