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1、(10)申请公布号 CN 102868583 A (43)申请公布日 2013.01.09 CN 102868583 A *CN102868583A* (21)申请号 201210190277.6 (22)申请日 2012.06.06 H04L 12/40(2006.01) H04L 12/24(2006.01) (71)申请人 浙江吉利汽车研究院有限公司杭州 分公司 地址 311228 浙江省杭州市萧山区临江工业 园区农二场房屋 206 号 申请人 浙江吉利汽车研究院有限公司 浙江吉利控股集团有限公司 (72)发明人 邓健 陈冰 门宇彬 陈文强 潘之杰 赵福全 (74)专利代理机构 杭州杭诚。
2、专利事务所有限公 司 33109 代理人 尉伟敏 (54) 发明名称 一种具有故障诊断功能的 FlexRay 总线节 (57) 摘要 本发明公开了一种具有故障诊断功能的 FlexRay 总线节点， 其包括微控制器、 总线收发模 块、 ESD 模块和存储电路， 微控制器分别与总线收 发模块和存储电路连接， 总线收发模块通过 ESD 模块与FlexRay总线连接， 微控制器还通过SPI总 线与总线收发模块连接。微控制器可以通过 SPI 总线读取总线收发模块内的状态， 从而获取错误 信息， 当读取到错误信息时， 使微控制器所控制的 设备进行安全操作， 确保不出现误操作。 (51)Int.Cl. 权利。
3、要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种具有故障诊断功能的 FlexRay 总线节点， 其特征在于， 包括微控制器、 总线收 发模块和 ESD 模块， 所述微控制器与所述总线收发模块连接， 所述总线收发模块通过所述 ESD 模块与 FlexRay 总线连接， 所述微控制器还通过 SPI 总线与所述总线收发模块连接。 2.根据权利要求1所述的一种具有故障诊断功能的FlexRay总线节点， 其特征在于， 所 述总线收发模块包括第一 FlexRay 收发器和第。
4、二 FlexRay 收发器。 3.根据权利要求2所述的一种具有故障诊断功能的FlexRay总线节点， 其特征在于， 所 述 ESD 模块包括电容 C2、 电容 C3、 电容 C5、 电容 C6、 电阻 R1、 电阻 R2、 电阻 R3、 电阻 R4、 电阻 R5、 电容 C8、 电容 C9、 电容 C10、 电容 C11、 电阻 R6、 电阻 R7、 电阻 R8 和电阻 R9 ； 所述第一 FlexRay 收发器的 BP 端通过电阻 R1 连接 BP-A 端， 所述 FlexRay 收发器的 BM 端通过电阻 R4 连接 BM-A 端， 所述电阻 R2 的一端连接 BP-A 端， 另一端同时连。
5、接电阻 R3 的 一端和电阻 R5 的一端， 所述电阻 R3 的另一端通过电容 C3 接地， 所述电阻 R5 的另一端连接 BM-A 端， 所述 BP-A 端通过电容 C2 接地， 所述 BM-A 端通过电容 C6 接地， 所述电容 C5 跨接在 BP-A 端和 BM-A 端之间 ； 所述第二 FlexRay 收发器的 BP 端通过电阻 R5 连接 BP-B 端， 所述 FlexRay 收发器的 BM 端通过电阻 R9 连接 BM-B 端， 所述电阻 R7 的一端连接 BP-B 端， 另一端同时连接电阻 R8 的 一端和电阻 R105 的一端， 所述电阻 R8 的另一端通过电容 C9 接地， 。
6、所述电阻 R10 的另一端 连接 BM-B 端， 所述 BP-B 端通过电容 C8 接地， 所述 BM-B 端通过电容 C11 接地， 所述电容 C10 跨接在 BP-B 端和 BM-B 端之间。 4. 根据权利要求 3 所述的一种具有故障诊断功能的 FlexRay 总线节点， 其特征在于， 微控制器的 TXD_A 端连接第一 FlexRay 收发器的 TXD 端， 微控制器的 TXE_A 端连接第一 FlexRay收发器的TXEN端， 微控制器的RXD_A端连接第一FlexRay收发器的RXD端， 微控制 器的CS_A端连接第一FlexRay收发器的CS端， 微控制器的INT_A端连接第一F。
7、lexRay收发 器的 INT 端， 微控制器的 SCLK 端同时连接第一 FlexRay 收发器的 SCK 端和第二 FlexRay 收 发器的 SCK 端， 微控制器的 MISO 端同时连接第一 FlexRay 收发器的 SDO 端和第二 FlexRay 收发器的SDO端， 微控制器的MOSI端同时连接第一FlexRay收发器的SDI端和第二FlexRay 收发器的SDI端， 微控制器的TXD_B端连接第二FlexRay收发器的TXD端， 微控制器的TXE_ B 端连接第二 FlexRay 收发器的 TXEN 端， 微控制器的 RXD_B 端连接第二 FlexRay 收发器的 RXD 端，。
8、 微控制器的 CS_B 端连接第二 FlexRay 收发器的 CS 端， 微控制器的 INT_B 端连接第 二 FlexRay 收发器的 INT 端。 5. 根据权利要求 1 或 2 或 3 或 4 所述的一种具有故障诊断功能的 FlexRay 总线节点， 其特征在于， 还包括存储电路， 所述存储电路与微控制器连接。 权 利 要 求 书 CN 102868583 A 2 1/4 页 3 一种具有故障诊断功能的 FlexRay 总线节 技术领域 0001 本发明涉及通讯网络， 尤其是涉及一种具有故障诊断功能的 FlexRay 总线节点。 背景技术 0002 汽车的总线网络节点在一般的设计中由于采。
9、用的收发器器件的不同而对某些功 能有所欠缺， 在对于网络管理及故障诊断的应用时不足以满足汽车发展的高安全性、 确定 性要求。如出现总线故障时， 仅能报告 Error 错误， 不能报告确定的错位信息等 ； 或为报告 确定错误信息给收发器加外围电路造成电路复杂情况。 0003 中华人民共和国国家知识产权局于 2011 年 02 月 09 日公开了公布号为 CN101969393A的专利文献， 名称是一种用于FlexRay总线和PC104总线的协议转换器， 其公 开的 FlexRay 总线节点包括 FlexRay 总线控制器、 电压隔离转换器、 FlexRay 总线收发器等 部分， 但是当节点出现错。
10、误时无法及时进行报告， 容易对汽车上的设备造成误控制， 带来无 法预料的后果。 发明内容 0004 本发明主要是解决现有技术所存在的无法诊断节点是否出现故障、 可能对设备造 成误控制的技术问题， 提供一种可以诊断节点或者网络是否出现故障、 在出现故障以后停 止改变设备状态的 FlexRay 总线节点。 0005 本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的 ： 一种具有故障诊 断功能的FlexRay总线节点， 包括微控制器、 总线收发模块、 隔离电路和ESD模块， 所述微处 理器与所述总线收发模块连接， 所述总线收发模块与所述隔离电路连接， 所述隔离电路通 过所述 ESD 模块与 F。
11、lexRay 总线连接， 所述微控制器还通过 SPI 总线与所述总线收发模块 连接。 0006 SPI(Serial Peripheral interface， 高速同步串行口)是一种标准的四线同步双 串行总线， 其具有高速、 全双工、 同步等特点。 SPI总线可以使MCU与各种外围设备以串行方 式进行通信以交换信息。 0007 微控制器可以通过 SPI 总线读取总线收发模块内的状态， 从而获取错误信息， 当 读取到错误信息时， 对设备进行安全化控制， 确保不出现误操作。 不同节点具有不同的安全 化处理手段， 比如发动机为逐渐降低功率， 空调为停止工作， 安全气囊为弹出操作。 0008 作为优。
12、选， 所述总线收发模块包括第一FlexRay收发器和第二FlexRay收发器。 双 通道冗余的连接可以提高数据传输的稳定性。 0009 作为优选， 所述 ESD 模块包括电容 C2、 电容 C3、 电容 C5、 电容 C6、 电阻 R1、 电阻 R2、 电阻 R3、 电阻 R4、 电阻 R5、 电容 C8、 电容 C9、 电容 C10、 电容 C11、 电阻 R6、 电阻 R7、 电阻 R8 和 电阻 R9 ； 所述第一 FlexRay 收发器的 BP 端通过电阻 R1 连接 BP-A 端， 所述 FlexRay 收发器的 BM 端通过电阻 R4 连接 BM-A 端， 所述电阻 R2 的一端连。
13、接 BP-A 端， 另一端同时连接电阻 R3 的 说 明 书 CN 102868583 A 3 2/4 页 4 一端和电阻 R5 的一端， 所述电阻 R3 的另一端通过电容 C3 接地， 所述电阻 R5 的另一端连接 BM-A 端， 所述 BP-A 端通过电容 C2 接地， 所述 BM-A 端通过电容 C6 接地， 所述电容 C5 跨接在 BP-A 端和 BM-A 端之间 ； 所述第二 FlexRay 收发器的 BP 端通过电阻 R5 连接 BP-B 端， 所述 FlexRay 收发器的 BM 端通过电阻 R9 连接 BM-B 端， 所述电阻 R7 的一端连接 BP-B 端， 另一端同时连接电。
14、阻 R8 的 一端和电阻 R105 的一端， 所述电阻 R8 的另一端通过电容 C9 接地， 所述电阻 R10 的另一端 连接 BM-B 端， 所述 BP-B 端通过电容 C8 接地， 所述 BM-B 端通过电容 C11 接地， 所述电容 C10 跨接在 BP-B 端和 BM-B 端之间。ESD 模块可以滤除总线上的信号干扰， 防止出现误诊断， 同 时起到隔离作用。 0010 作为优选， 微控制器的 TXD_A 端连接第一 FlexRay 收发器的 TXD 端， 微控制器的 TXE_A 端连接第一 FlexRay 收发器的 TXEN 端， 微控制器的 RXD_A 端连接第一 FlexRay 收。
15、发 器的 RXD 端， 微控制器的 CS_A 端连接第一 FlexRay 收发器的 CS 端， 微控制器的 INT_A 端连 接第一 FlexRay 收发器的 INT 端， 微控制器的 SCLK 端同时连接第一 FlexRay 收发器的 SCK 端和第二 FlexRay 收发器的 SCK 端， 微控制器的 MISO 端同时连接第一 FlexRay 收发器的 SDO 端和第二 FlexRay 收发器的 SDO 端， 微控制器的 MOSI 端同时连接第一 FlexRay 收发器 的 SDI 端和第二 FlexRay 收发器的 SDI 端， 微控制器的 TXD_B 端连接第二 FlexRay 收发器。
16、 的 TXD 端， 微控制器的 TXE_B 端连接第二 FlexRay 收发器的 TXEN 端， 微控制器的 RXD_B 端 连接第二 FlexRay 收发器的 RXD 端， 微控制器的 CS_B 端连接第二 FlexRay 收发器的 CS 端， 微控制器的 INT_B 端连接第二 FlexRay 收发器的 INT 端。 0011 SPI 总线以主从方式工作， 这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备， 需要 至少4根线， 事实上3根也可以 （单向传输时） ， 也是所有基于SPI的设备共有的， 它们是SDI （数据输入） ， SDO（数据输出） ， SCK（时钟） ， CS（片选） 。 00。
17、12 （1） SDO 主设备数据输出， 从设备数据输入 （2） SDI 主设备数据输入， 从设备数据输出 （3） SCLK 时钟信号， 由主设备产生 （4） CS 从设备使能信号， 由主设备控制 其中 CS 是控制芯片是否被选中的， 也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时 （高电位或低电位） ， 对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个 SPI 设备成 为可能。 0013 接下来就负责通讯的3根线了。 通讯是通过数据交换完成的， 这里先要知道SPI 是串行通讯协议， 也就是说数据是一位一位的传输的。这就是 SCK 时钟线存在的原因， 由 SCK 提供时钟脉冲， SDI， SDO 。
18、则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO 线， 数据在时 钟上升沿或下降沿时改变， 在紧接着的下降沿或上升沿被读取。 完成一位数据传输， 输入也 使用同样原理。这样， 在至少 8 次时钟信号的改变 （上沿和下沿为一次） ， 就可以完成 8 位数 据的传输。 0014 要注意的是， SCK 信号线只由主设备控制， 从设备不能控制信号线。同样， 在一个 基于 SPI 的设备中， 至少有一个主控设备。这样传输的特点 ： 这样的传输方式有一个优点， 与普通的串行通讯不同， 普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据， 而SPI允许数据一位 一位的传送， 甚至允许暂停， 因为 SCK 时钟线由主控设备。
19、控制， 当没有时钟跳变时， 从设备 说 明 书 CN 102868583 A 4 3/4 页 5 不采集或传送数据。也就是说， 主设备通过对 SCK 时钟线的控制可以完成对通讯的控制。 SPI 还是一个数据交换协议 ： 因为 SPI 的数据输入和输出线独立， 所以允许同时完成数据的 输入和输出。不同的 SPI 设备的实现方式不尽相同， 主要是数据改变和采集的时间不同， 在 时钟信号上沿或下沿采集有不同定义。 0015 在点对点的通信中， SPI 接口不需要进行寻址操作， 且为全双工通信， 显得简单高 效。在多个从设备的系统中， 每个从设备需要独立的使能信号， 硬件上比 I2C 系统要稍微复 杂。
20、一些。 0016 总线网络通讯时， 微控制器可发送、 接收 FlexRay 总线数据， 经协议转换、 解析 等处理后作为内部控制的输入信号或者发送至 CAN 总线网络。同时微控制器监测与两个 FlexRay 收发器相连的中断 （INT） 信号， 如果 FlexRay 收发器发来中断信号， 微处理器通过 SPI 总线读取 FlexRay 收发器的内部寄存器状态， 获知各种错误信息。 0017 FlexRay收发器可通过SPI通讯总线报告的错误信息包括 ： 收发器欠压错误、 BP与 地短路、 BP 与电源短路、 BM 与地短路、 BM 与电源短路、 BP 与 BM 短路、 BP 或 BM 断路错误。
21、等。 0018 作为优选， 本发明的一种具有故障诊断功能的 FlexRay 总线节点还包括存储电 路， 所述存储电路与微控制器连接。微控制器在获知总线通讯错误以后将各种故障代码存 入存储电路中以便后续的诊断可以获知系统故障的详细原因。 0019 本发明带来的实质性效果是， 可以诊断节点与总线之间的通讯网络是否出现故 障， 在出现故障以后将节点挂起或进行安全化处理， 防止误操作， 可以存储故障代码方便后 续检测和修理， 双通道冗余结构可以提高数据传输的稳定性。 附图说明 0020 图 1 是本发明的一种原理框图 ； 图 2 是本发明的一种电路原理图 ； 图中 ： 1、 微控制器， 2、 总线收发。
22、模块， 3、 ESD 模块， 4、 FlexRay 总线。 具体实施方式 0021 下面通过实施例， 并结合附图， 对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 0022 实施例 ： 本实施例的一种具有故障诊断功能的 FlexRay 总线节点， 如图 1 所示， 包 括微控制器 1、 总线收发模块 2、 ESD 模块 3 和存储电路 5， 微控制器 1 分别与总线收发模块 2 和存储电路 5 连接， 总线收发模块 2 通过 ESD 模块 3 与 FlexRay 总线 4 连接， 微控制器 1 还通过 SPI 总线与总线收发模块 2 连接。 0023 存储电路 5 为 Flash 存储电路。 0024。
23、 微控制器 1 为具有 FlexRay 通讯控制器及 SPI 通讯模块的单片机 MPC560xP。 0025 总线收发模块 2 包括第一 FlexRay 收发器和第二 FlexRay 收发器， 第一 FlexRay 收发器和第二 FlexRay 收发器都为 E910.54 芯片， 具有 SPI 通讯功能。 0026 如图 2 所示， ESD 模块 3 包括电容 C2、 电容 C3、 电容 C5、 电容 C6、 电阻 R1、 电阻 R2、 电阻 R3、 电阻 R4、 电阻 R5、 电容 C8、 电容 C9、 电容 C10、 电容 C11、 电阻 R6、 电阻 R7、 电阻 R8 和 电阻 R9 。
24、； 第一 FlexRay 收发器的 BP 端通过电阻 R1 连接 BP-A 端， FlexRay 收发器的 BM 端通过 说 明 书 CN 102868583 A 5 4/4 页 6 电阻 R4 连接 BM-A 端， 电阻 R2 的一端连接 BP-A 端， 另一端同时连接电阻 R3 的一端和电阻 R5 的一端， 电阻 R3 的另一端通过电容 C3 接地， 电阻 R5 的另一端连接 BM-A 端， BP-A 端通过 电容 C2 接地， BM-A 端通过电容 C6 接地， 电容 C5 跨接在 BP-A 端和 BM-A 端之间 ； 第二 FlexRay 收发器的 BP 端通过电阻 R5 连接 BP-。
25、B 端， FlexRay 收发器的 BM 端通过 电阻 R9 连接 BM-B 端， 电阻 R7 的一端连接 BP-B 端， 另一端同时连接电阻 R8 的一端和电阻 R105 的一端， 电阻 R8 的另一端通过电容 C9 接地， 电阻 R10 的另一端连接 BM-B 端， BP-B 端 通过电容 C8 接地， BM-B 端通过电容 C11 接地， 电容 C10 跨接在 BP-B 端和 BM-B 端之间。 0027 微控制器 1 的 TXD_A 端连接第一 FlexRay 收发器的 TXD 端， 微控制器 1 的 TXE_A 端连接第一 FlexRay 收发器的 TXEN 端， 微控制器 1 的 。
26、RXD_A 端连接第一 FlexRay 收发器的 RXD端， 微控制器1的CS_A端连接第一FlexRay收发器的CS端， 微控制器1的INT_A端连接 第一 FlexRay 收发器的 INT 端， 微控制器 1 的 SCLK 端同时连接第一 FlexRay 收发器的 SCK 端和第二 FlexRay 收发器的 SCK 端， 微控制器 1 的 MISO 端同时连接第一 FlexRay 收发器的 SDO 端和第二 FlexRay 收发器的 SDO 端， 微控制器 1 的 MOSI 端同时连接第一 FlexRay 收发 器的 SDI 端和第二 FlexRay 收发器的 SDI 端， 微控制器 1 。
27、的 TXD_B 端连接第二 FlexRay 收 发器的 TXD 端， 微控制器 1 的 TXE_B 端连接第二 FlexRay 收发器的 TXEN 端， 微控制器 1 的 RXD_B 端连接第二 FlexRay 收发器的 RXD 端， 微控制器 1 的 CS_B 端连接第二 FlexRay 收发 器的 CS 端， 微控制器 1 的 INT_B 端连接第二 FlexRay 收发器的 INT 端。 0028 微控制器监测与两个 FlexRay 收发器相连的中断 （INT） 信号， 如果 FlexRay 收发 器发来中断信号， 微处理器通过SPI总线读取FlexRay收发器的内部寄存器状态， 获知各。
28、种 错误信息。 0029 FlexRay 收发器可通过 SPI 通讯总线报告的错误信息包括 ： 收发器欠压错误、 BP 与地短路、 BP 与电源短路、 BM 与地短路、 BM 与电源短路、 BP 与 BM 短路、 BP 或 BM 断路错误 等。 微控制器在获知总线通讯错误以后将各种故障代码存入存储电路中以便后续的诊断可 以获知系统故障的详细原因。 0030 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。 本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代， 但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 0031 尽管本文较多地使用了微控制器、 总线收发模块、 SPI 总线等术语， 但并不排除使 用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质 ； 把它 们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。 说 明 书 CN 102868583 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102868583 A 7 。