Brevet FR2744311A1 — publié le 19970801

L'invention concerne un montage pour le couplage de réseaux de données par l'intermédiaire d'au moins deux canaux de transmission de signaux, comportant des étages d'attaque, qui sont associés respectivement à un réseau de données et possèdent, sur leur côté tourné à l'opposé du réseau de données, une entrée logique de signaux et au moins une sortie logique de signaux, dans lequel pour le couplage, avec transmission de signaux, de deux réseaux de données, l'entrée du signal et la sortie du signal de l'étage d'attaque associé à un réseau de données, sont reliées à la sortie du signal et à l'entrée du signal de l'étage d'attaque associé à l'autre réseau de données, par l'intermédiaire de canaux respectifs de transmission de signaux réalisant le couplage. L'invention concerne notamment des dispositifs, dans lesquels le couplage des réseaux de données s'effectue par l'intermédiaire de guides d'ondes lumineuses. En parti- culier dans ce cas, les étages d'attaque, qui sont branchés respectivement entre le réseau de données et la ligne de couplage, sont usuels et respectivement un guide d'ondes lumineuses et un récepteur d'ondes lumineuses sont asso- ciés, du côté du couple de lignes de couplage, aux deux bornes d'un étage d'attaque. Avec un tel dispositif, on peut coupler par exemple des réseaux dits CAN et également d'autres réseaux de données fonctionnant sur la base d'une liaison par fils, selon un fonctionnement bifilaire, auquel cas lors de l'utilisation de guides d'ondes lumineuses en tant que lignes de couplage, on obtient une séparation de potentiel. Sinon, on peut également prévoir un couplage par l'intermédiaire d'une section à liaison hertzienne. Les réseaux de données connus, liés à des lignes, contiennent de façon typique un bus bifilaire de transmis- sion de données, auquel sont raccordés une multiplicité d'abonnés. Comme interfaces de liaison avec un système électronique de commande, on prévoit des étages d'attaque, qui, en dehors des deux bornes pour les signaux en opposi- tion de phase du bus de transmission de données, possèdent une entrée de signal pour la modification du niveau dans le bus de transmission de données et une sortie de signal, qui délivre l'état de signal dans les deux conducteurs du bus de transmission de données, en tant que fonction mesurée de comparateur. Lorsque les alimentations en courant de tous les abonnés aux données possèdent approximativement le même potentiel, les abonnés sont rattachés à un couple commun de lignes formant bus. Pour certains cas d'utilisation, comme dans des véhicules électriques, des installations à haute tension, des systèmes d'absorption pour le maintien d'une compatibilité électromagnétique, etc. ou pour franchir de grandes distances, il est cependant nécessaire de relier entre eux deux réseaux de données ou plus de préférence au moyen de systèmes de transmission à guides d'ondes lumi- neuses. Il peut se poser des problèmes de transmission spé- cifiques au système avec une réaction positive. De tels problèmes, tels qu'une réaction et un effet d'auto-main- tien, sont décrits par exemple dans le livre "CAN control- ler area network: Grundlagen und Praxis", publié par Wolf- hard Lawrenz, Verlag Hithig GmbH, Heidelberg, 1994, au cha- pitre 5.7, en liaison avec ce qu'on appelle un répéteur électrique. Dans la demande de brevet allemand publiée DE 41 06 726 Al, on décrit un réseau de communication pour véhicules automobiles, qui est utilisé pour la communica- tion de données entre une multiplicité d'appareils de com- mande et de terminaux, le réseau étant agencé sous forme hybride et comportant un premier réseau de conducteurs électriques de rang supérieur servant à relier les appa- reils de commande entre eux ainsi que plusieurs réseaux subordonnés de guides d'ondes lumineuses, qui relient cha- cun une multiplicité de terminaux à l'un des appareils de commande, des transducteurs optoélectriques appropriés étant disposés dans les terminaux et dans les appareils de commande. Le problème technique à la base de l'invention est d'indiquer un montage pour le couplage, avec transmis- sion de signaux, de réseaux de données du type indiqué plus haut, dans lequel des perturbations indésirables de trans- mission dues à une réaction sont supprimées, ce qui par conséquent permet l'intégration non perturbée de plusieurs réseaux de données par l'intermédiaire d'au moins deux canaux de transmission de données, notamment un couple de guides d'ondes lumineuses. Ce problème est résolu à l'aide d'un montage du type indiqué plus haut, caractérisé en ce qu'il comporte une unité logique de commande de couplage, qui est insérée en boucle dans au moins deux canaux de transmission de signaux réalisant le couplage et qui, lors de l'apparition d'une information prédéterminée de signal de blocage dans un canal de transmission de signaux réalisant le couplage, bloque la voie de transmission de signaux dans l'autre canal de transmission de signaux réalisant le couplage. Le montage contient une unité logique de commande de couplage, qui est insérée en boucle dans les deux canaux ou plus de transmission de signaux et qui, lors de l'appa- rition d'une information prédéterminée de signal de blo- cage, par exemple d'un niveau de signal prédéterminé ou d'une suite prédéterminée de niveaux de signaux, comme par exemple un modèle d'identification de blocage transmis en série, dans un canal de transmission de signaux, bloque la voie de transmission de signal dans l'autre canal de trans- mission de signaux. Ceci permet d'éviter qu'un signal domi- nant, transmis par l'intermédiaire d'un canal de transmis- sion de signaux, soit transmis en retour, d'une manière symétrique par l'étage d'attaque situé côté réception, par l'intermédiaire de l'autre canal de transmission de signaux, ce qui conduirait à des effets indésirables de blocage ou, dans le cas d'une conception erronée, à des effets de basculement et d'oscillation. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu un montage dans lequel l'unité logique de com- mande de couplage comporte des moyens pour la libération respectivement retardée d'un canal bloqué de transmission de signaux, à la fin de la présence du niveau de signal prédéterminé dans l'autre canal de transmission de signaux. Ce montage permet une libération retardée d'un canal res- pectivement bloqué de transmission de signaux, à la fin de la présence du niveau prédéterminé de signal dans l'autre canal de transmission de signaux. Ceci garantit un fonc- tionnement fiable du montage également dans le cas o les signaux apparaissent sur les deux bornes des étages d'attaque, situées du côté des lignes de couplage, en étant décalés d'un certain intervalle de temps en raison de la structure interne de leur circuit et de retards de trans- mission. Le cas échéant, on peut en outre prévoir un blo- cage non retardé d'un canal respectif de transmission de signaux. Une possibilité de réalisation, simple du point de vue de la technique des circuits, pour les moyens de blocage immédiat d'une part et de libération retardée d'autre part réside dans un montage caractérisé en ce que l'unité logique de commande de couplage comprend deux par- ties de commande, dont chacune contient une porte NON-ET, insérée en boucle dans un canal respectif de transmission de signaux sous la forme d'une ligne de couplage électrique comportant une entrée et une sortie, ainsi qu'un circuit qui est relié à l'autre entrée de la porte NON- ET et qui relie cette entrée de la porte d'une part à la ligne de couplage opposée, par l'intermédiaire d'un circuit paral- lèle constitué par une résistance et une diode, qui est insérée en boucle avec un sens passant dirigé à l'opposé de l'entrée de la porte, ainsi que d'autre part à l'alimenta- tion de tension à niveau faible, par l'intermédiaire d'un condensateur. Dans le cas o un blocage immédiat n'est pas nécessaire, on peut supprimer les diodes. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 représente un schéma d'un montage schématique selon l'invention pour réaliser le couplage de deux réseaux de données connus sous le sigle "CAN" à une unité logique de commande de couplage; - la figure 2 représente un schéma d'une réalisa- tion du point de vue de la technique des circuits, selon l'invention du dispositif représenté schématiquement sur la figure 1; - la figure 3 représente des courbes caractéris- tiques de la variation dans le temps de la tension en dif- férents points du montage de la figure 2, permettant d'expliquer un exemple d'une transmission de signaux; - la figure 4 représente un schéma d'un étage d'attaque usuel, utilisé dans les dispositifs des figures 1 à 3, en tant qu'interface entre un réseau de données CAN et un couple de lignes de couplage; - la figure 5 représente des courbes caractéris- tiques de variations dans le temps de la tension sur les bornes de l'étage d'attaque de la figure 4 pour illustrer le mode de fonctionnement de cette unité; et - la figure 6 représente un schéma d'un montage, qui n'est pas protégé vis-à-vis d'effets de réaction, pour le couplage de deux réseaux de données CAN. Pour mieux comprendre le fonctionnement du mon- tage selon l'invention, on va tout d'abord expliquer le fonctionnement d'un étage d'attaque CAN usuel en référence aux figures 4 et 5. L'étage d'attaque 1 possède, conformé- ment à la figure 4, des bornes respectives pour la ligne 11 à niveau H et pour la ligne 12 à niveau L du bus associé de transmission de données CAN, qui comprennent une première résistance lla et une seconde résistance 12a et entre les- quelles est branchée une troisième résistance 13, les valeurs de ces trois résistances étant accordées de façon appropriée sur les résistances internes de l'étage d'attaque 1, ainsi que, sur le côté tourné à l'opposé du réseau de données, une entrée de signal logique Tx0, qui commande, par l'intermédiaire d'un étage correspondant de circuit 16, deux transistors bipolaires 14, 15 agissant en tant qu'éléments de commutation. Les deux interrupteurs à transistor 14, 15 sont placés à l'état conducteur lorsqu'à l'entrée de signal Tx0 est appliqué le plus faible de deux niveaux de signaux logiques, par exemple une tension de 0 V. Dans ce cas, un interrupteur à transistor 14 relie la ligne 11 à niveau H à la tension d'alimentation supérieure, par exemple +5 V, tandis que l'autre interrupteur à tran- sistor 15 relie la ligne à niveau L 12 à la basse tension d'alimentation, par exemple 0 V. Un comparateur 17 de l'étage d'attaque 1 mesure la différence de tension entre la ligne 11 à niveau H et la ligne 12 à niveau L et l'envoie avec un retard T, qui est caractéristique de l'étage d'attaque 1 et est représenté par un étage cor- respondant de retardement 18, à une sortie de signal logique Rx0 sur le côté, tourné à l'opposé du réseau de données, de l'étage d'attaque 1. Sur la figure 5, on a représenté à nouveau sché- matiquement le fonctionnement de l'étage d'attaque 1 de la figure 4. La courbe supérieure parmi les trois courbes de variation de niveau représentées correspond au signal U(TxO) présent sur l'entrée de signal logique Tx0, et à titre d'exemple on suppose qu'on est en présence tout d'abord du niveau de tension supérieur, qui représente l'état récessif, à partir duquel on passe pendant une durée prédéterminée au niveau de tension bas, qui correspond à l'état dominant. Dans la partie médiane de la figure 5, on a représenté la variation dans le temps des tensions dans la ligne 12 à niveau L et dans la ligne 11 à niveau H du réseau de données CAN raccordé. Dans la partie inférieure de la figure 5, on a représenté la variation de tension résultante sur la sortie de signal logique Rx0 de l'étage d'attaque 1. Comme on le voit, ce signal de tension U(Rx0) suit, avec un retard caractéristique T, le signal de tension U(Tx0) de l'entrée de signal logique Tx0. Sur la figure 6, on a représenté un montage com- portant deux étages d'attaque CAN 30, 31, qui sont reliés entre eux directement sans aucune autre disposition par l'intermédiaire d'un couple de lignes de couplage 36, 37, de manière à coupler entre eux deux réseaux de données CAN associés 34, 35. Respectivement l'entrée de signal logique Tx0 d'un étage d'attaque est reliée à la sortie de signal logique Rx0 de l'autre étage d'attaque de sorte qu'on obtient une transmission dirigée du signal, dans laquelle peut être insérée une liaison à guides d'ondes lumineuses ou un optocoupleur, sans modifier le fonctionnement. Ceci représente une section de liaison à quatre fils, agencée à la manière du réseau classique de transmission d'informa- tions, entre deux systèmes bifilaires du bus de transmis- sion de données, les conducteurs de retour à la masse n'étant pas représentés d'une manière explicite. Cet agen- cement pose le problème essentiel selon lequel un décou- plage du signal de départ vis-à-vis du signal arrivant n'a pas lieu sur le côté à quatre fil, comme par exemple un circuit de fourche interruptrice. De ce fait l'amplifica- tion du circuit à quatre fils reste inférieure à un, ce qui n'est pas le cas par exemple dans des étages d'attaque CAN pourvus de leurs comparateurs réalisant une amplification intense. Au contraire, le circuit de la figure 6 bascule dans l'état dominant, lors d'une incitation extrêmement faible et reste dans cet état de sorte que les deux lignes du bus de chacun des deux réseaux CAN couplés 34, 35 sont bloquées. Le problème indiqué est éliminé conformément à l'invention grâce à un montage tel que représenté schémati- quement sur la figure 1. Dans le cas du montage de la figure 1, dans le couple, prévu pour le couplage de deux réseaux de données CAN 34, 35, de lignes de couplage 36, 37, qui relient l'entrée de signal logique Tx0 d'un étage d'attaque CAN respectif 30 ou 31 à la sortie de signal logique Rx0 de l'autre étage d'attaque CAN respectif 31 ou , est insérée en boucle l'unité logique de commande de couplage 20, qui est formée de deux parties 21, 22 pour lesquelles on choisit par exemple un relais pour expliquer leur fonctionnement. La partie 41, 43 de commande du relais dans une ligne de couplage est située en vis-à-vis du com- mutateur associé de relais 42, 44 inséré en boucle dans l'autre ligne de couplage. Sans limiter en aucune manière la généralité, on suppose que le montage est conçu de telle sorte qu'un signal dominant dans l'une des lignes de cou- plage 36, 37 fait répondre le relais associé, ce qui a pour effet que l'autre sens de transmission, c'est-à-dire l'autre ligne de couplage, est interrompu pendant la durée du signal dominant. Dans l'état récessif, dans lequel aucun courant ne circule dans le couple de lignes de couplage 36, 37, les deux sens de transmission sont ouverts, et il ne se passe rien étant donné que le niveau récessif de tension présent à l'entrée de signal logique Tx0 de chaque étage d'attaque 30, 31 n'a aucun effet sur les réseaux CAN 34, 35 raccordés. De ce fait chaque réseau CAN a la possibilité d'introduire, dans cet état, un signal dominant qui est transmis et atteint le côté oppose. Par conséquent, l'arbitrage prévu dans le système CAN est entièrement garanti par l'évaluation de séquences de longueurs diffé- rentes de bits d'adresses dominants ou récessifs dans un bloc d'adresse de longueur fixe, et ce également entre les systèmes de réseaux CAN couplés. La figure 2 représente une réalisation pratique du montage selon l'invention, dont le fonctionnement est décrit schématiquement sur la figure 1, et qui réalise une suppression de réaction pour les signaux dominants. Le couple de lignes de couplage entre les deux étages d'atta- que CAN 30 et 31 contient ici une section de guide d'ondes de lumière 58, et à chacun des deux guides d'ondes de lumière sont accouplés, d'une manière adaptée à la direc- tion respective de transmission, d'un côté un émetteur 53, 63 à guide d'ondes lumineuses et de l'autre côté un récep- teur 54, 64 à guide d'ondes lumineuses. Le récepteur 54, 64 à guide d'ondes lumineuses délivre des signaux de tension logiques, qui correspondent aux signaux logiques de tension qui sont introduits par l'émetteur associé 53, 63 à guide d'ondes lumineuses dans la section 58 de guide d'ondes lumineuses. Les deux émetteurs 53, 63 à guide d'ondes de lumière sont chargés respectivement par le signal de sortie d'une porte NON-ET 52, 62 agencée par exemple selon la technologie CMOS et dont une entrée est reliée au moyen d'un inverseur 51, 61 à la sortie de signal logique respec- tive Rx0 de l'étage d'attaque correspondant 30, 31. D'une part l'autre entrée des portes NON-ET 52, 62 est connectée par l'intermédiaire d'un circuit parallèle formé d'une résistance 55, 65 et d'une diode 56, 66 à la ligne de cou- plage opposée, de façon plus précise à l'entrée de signal logique Tx0 de l'étage d'attaque concerné 30 ou 31, et d'autre part par l'intermédiaire d'un condensateur 57 ou 67 à l'alimentation à niveau de tension bas. L'inverseur 51 ou 61, la porte NON-ET 52 ou 62 et le circuit parallèle formé de la résistance 55 ou 65 et de la diode 56 ou 66 ainsi que le condensateur 57 ou 67 forment, avec leur combinaison du point de vue de la technique des circuits, qui est décrite, la partie respective 21' ou 22' de l'unité logique de com- mande de couplage 20', réalisée dans la pratique et formée de deux éléments, pour cet exemple de réalisation concret. Si alors par exemple l'étage d'attaque CAN 30 reçoit par exemple un signal dominant de la part du réseau de données CAN qui lui est associé et si l'autre étage d'attaque 31 est situé dans l'état récessif, à l'entrée de signal logique Tx0 de l'étage d'attaque 30 mentionné en premier est appliqué le niveau de tension supérieur, ce qui a pour effet que la porte NON-ET 52 est débloquée et trans- met à l'émetteur 53 à guide d'ondes lumineuses le niveau de signal faible de la sortie de signal de commande logique Rx0 de l'étage d'attaque 30 mentionné en premier, niveau de signal qui correspond au signal dominant, inversé dans l'inverseur associé 51, du réseau CAN correspondant. Le récepteur associé 54 à guide d'ondes lumineuses reçoit ce signal et le condensateur 67 de la partie 22', située de ce côté, de l'unité logique de commande de couplage 20' se décharge rapidement par l'intermédiaire de la diode 66, ce qui bloque, sans retard notable, la porte NON-ET 62 de cette partie 22' de l'unité de commande de couplage 20'. De ce fait, la voie de transmission de signaux dans la ligne de couplage considérée est bloquée et le niveau de signal à l'entrée de signal Tx0 de l'étage d'attaque 30 indiqué en premier lieu est maintenu fermement au niveau de tension élevé pendant la durée d'un signal dominant. Contrairement au blocage pratiquement immédiat de la ligne de couplage opposée respective, la suppression de ce blocage, c'est-à-dire le déblocage de la porte respec- tive NON-ET 52 ou 62 s'effectue d'une manière retardée. Ceci est obtenu grâce aux circuits, qui fonctionnent en tant que moyens incorporés de retardement de libération, de l'unité de commande de couplage 20' comportant la résis- tance respective 55, 65 et le condensateur respectif 57 ou 67 en amont de la porte NON-ET respective 52 ou 62. Le retard de libération est illustré dans le cas de l'exemple reproduit sur la figure 3. Ici on suppose sans limitation l1 de la généralité que l'étage d'attaque CAN de droite 31 sur la figure 2 envoie un signal dominant U(Rx0) par l'intermédiaire de sa sortie de signal Rxo à l'entrée de signal Tx0 de l'autre étage d'attaque CAN 30, voir le dia- gramme le plus bas et le diagramme le plus élevé de la figure 3. Comme cela a été décrit précédemment en référence aux figures 4 et 5, ce signal apparaît de façon symétrique en étant retardé dans le temps sur la sortie de signal logique Rx0 de l'étage d'attaque de gauche 30, voir le dia- gramme de la figure 3, situé au-dessous du diagramme le plus élevé. Si l'on ne prenait pas d'autres dispositions, il existerait le risque que ce signal revienne à l'étage d'attaque de droite 31 sur la figure 2 et puisse bloquer la porte NON-ET 62 située de ce côté et par conséquent le sens de transmission de l'étage d'attaque de droite 31 vers l'étage d'attaque de gauche 30, ce qui pourrait conduire à une oscillation de basculement indésirable de l'ensemble du système. Le circuit de retardement de libération pourvu de la résistance respective 55, 65 et du condensateur respec- tif 57, 67 empêche ceci par le fait que le condensateur considéré 57, 67 se charge seulement lentement et par conséquent d'une manière retardée par l'intermédiaire de la résistance 55, 65 de sorte qu'à la fin d'un signal dominant transmis dans une ligne de couplage, la tension à l'entrée de la porte NON-ET située dans la ligne de couplage opposée augmente à nouveau, seulement d'une manière retardée, au niveau supérieur de tension, voir le diagramme médian de la figure 3. La résistance 55 ou 65 et le condensateur 57, 67 sont dimensionnés de telle sorte que le retard concerné pour une nouvelle libération de la porte NON-ET commandée 52, 62 est au moins égal au retard du signal de tension, qui apparaît de façon symétrique à la sortie de signal Rx0 de l'étage d'attaque 30, par rapport au signal arrivant à l'entrée de signal Tx0 de cet étage d'attaque. Dans le cas de l'exemple concret de la figure 3, cela signifie que la charge retardée du condensateur conduit à l'apparition d'un signal de tension U(57) à l'entrée considérée de la porte NON-ET 52, signal qui atteint à nouveau le niveau du signal bloquant cette porte NON-ET 52 uniquement après que le signal de tension U(Rx0) présent sur la sortie de signal Rx0 de l'étage d'attaque de gauche 30 sur la figure 2 a déjà atteint auparavant à nouveau son niveau élevé récessif de tension. De ce fait la tension U(Tx0) présente à l'entrée de signal Tx0 de l'étage d'attaque de droite 31 sur la figure 2 reste d'une manière continue et non pertur- bée au niveau supérieur de signal, par exemple à +5 V par rapport à un faible niveau de signal de par exemple 0 V. A l'évidence des considérations analogues s'appliquent à la direction inverse de transmission de signal. Par conséquent le montage décrit conforme à l'invention permet la transmission de signaux dans la ligne de couplage entre les étages d'attaque de deux réseaux de données CAN ou d'autres réseaux de données bifilaires reliés à des lignes, sans effets perturbateurs de réaction et d'oscillation de basculement. Il est évident qu'à la place du circuit de retardement de libération représenté concrètement, on peut prévoir d'autres moyens de la tech- nique des circuits ayant le même effet. A l'aide du montage selon l'invention on peut interconnecter une partie plus étendue de réseaux de données comportant de nombreux abon- nés, et les conditions de temps peuvent être satisfaites grâce à des mesures appropriées lors du passage de l'état dominant à l'état récessif du signal. Toutes les réactions perturbatrices sont supprimées et la dépense de réalisation technique est comparativement faible. REVENDICATIONS 1. Montage pour le couplage de réseaux de données par l'intermédiaire d'au moins deux canaux de transmission de signaux, comportant - des étages d'attaque (30,31), qui sont associés respecti- vement à un réseau de données (34,35) et possèdent, sur leur côté tourné à l'opposé du réseau de données, une entrée logique de signaux (Tx0) et au moins une sortie logique de signaux (Rx0), - dans lequel pour le couplage, avec transmission de signaux, de deux réseaux de données, l'entrée (Tx0) du signal et la sortie (Rx0) du signal de l'étage d'attaque (30) associé à un réseau de données, sont reliées à la sor- tie (Rx0) du signal et à l'entrée (Tx0) du signal de l'étage d'attaque (31) associé à l'autre réseau de données, par l'intermédiaire de canaux respectifs de transmission de signaux (36,37) réalisant le couplage, caractérisé en ce qu'il comporte - une unité logique de commande de couplage (20'), qui est insérée en boucle dans au moins deux canaux de transmission de signaux (36,37) réalisant le couplage et qui, lors de l'apparition d'une information prédéterminée de signal de blocage dans un canal de transmission de signaux réalisant le couplage, bloque la voie de transmission de signaux dans l'autre canal de transmission de signaux réalisant le cou- plage. 2. Montage selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que l'unité logique de commande de couplage comporte des moyens (52,55, 56,57 ou 62,65,66,67) pour la libération respectivement retardée d'un canal bloqué de transmission de signaux, à la fin de la présence du niveau de signal prédéterminé dans l'autre canal de transmission de signaux. 3. Montage selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que l'unité logique de commande de couplage (20') comprend deux parties de commande (21',22'), dont chacune contient une porte NON-ET (52,62), insérée en boucle dans un canal respectif de transmission de signaux sous la forme d'une ligne de couplage électrique comportant une entrée et une sortie, ainsi qu'un circuit qui est relié à l'autre entrée de la porte NON-ET (52,62) et qui relie cette entrée de la porte d'une part à la ligne de couplage opposée, par l'intermédiaire d'un circuit parallèle consti- tué par une résistance (55,65) et une diode (56,66), qui est insérée en boucle avec un sens passant dirigé à l'opposé de l'entrée de la porte, ainsi que d'autre part à l'alimentation de tension à niveau faible, par l'intermé- diaire d'un condensateur (57,67).