Система мультиплексного обмена информацией в транспортном средстве

 

Изобретение относится к использованию электрических цепей в транспортном средстве, а также к областям, связанным с организацией мультиплексного обмена информацией в транспортных средствах. Цель изобретения - повышение надежности работы системы и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения автоматического изменения алгоритмов работы устройства, а также за счет возможности передачи как цифровых (двоичных), так и аналоговых сигналов по одной общей мультиплексной линии связи. Достигается это введением в систему, содержащую блок управления и контроля, узел обработки сигналов и первую группу из K_i узлов сопряжения, блока реализации алгоритмов управления, (N - 1) узлов обработки сигналов и второй группы из K_q узлов сопряжения. 1 ил.

Изобретение касается использования электрических цепей в транспортных средствах и другим областям, связанным с организацией мультиплексного обмена информацией в транспортных средствах.

Цель изобретения повышение надежности работы при одновременном расширении функциональных возможностей устройства за счет обеспечения автоматического изменения алгоритмов работы устройства, а также за счет возможности передачи как цифровых (двоичных), так и аналоговых сигналов по одной общей мультиплексной линии связи.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Система мультиплексного обмена информацией в транспортном средстве содержит блок 1 управления и контроля, посредством линии 22 связи соединенный блоком реализации алгоритмов управления, N узлов 4(5) обработки сигналов (на чертеже для примера принято N 2), каждый из которых содержит блок 6(13) объединения, S блоков 7(14) переключения (на чертеже принято S 4), S блоков 8(15) цифровой обработки, блок 9(16) формирования синхросигналов и блок 10(17) формирования тактового колебания, цепи 11(18) управления и цепи 12(19) адреса системы, М мультиплексных линий 20(21-23) связи, первую группу из K_i узлов 24(26-28) сопряжения (на чертеже принято K_i 2) и вторую группу из Kg узлов 25 сопряжения, каждый из узлов первой и второй групп сопряжения содержит блок 29 (31,33,35,37) цифровой обработки и блок 30 (32,34,36,38) подключения к абонентам, выходы 39 (40-43) оперативного изменения порядка работ системы, цепи 44 (46,48,50,52) адреса и цепи 45 (47,49,51,53) управления системы, источник 54 первичного электропитания, источник 55 вторичного электропитания.

Устройство работает следующим образом. Мультиплексный обмен информацией определяется блоками 8(15) цифровой обработки, количество которых, в общем случае, равно суммарному количеству узлов сопряжения 24(25-28). При этом управляющие сигналы поступают от блока 1 управления и контроля через блок 3 реализации алгоритмов управления, узлы 8(15) цифровой обработки и узлы 24-26(27,28) сопряжения к соответствующим абонентам, подключенным к выходам 39-41(42,43). Сигналы контроля поступают либо от датчиков (например, температуры, уровня топлива и т.п.), подключенных к выходам 40, либо от диагностических выходов блока 30(34,36,38) через соответствующие блоки 29 (31,33,35,37), блок 8(15) цифровой обработки и блок 3 реализации алгоритмов управления к блоку 1 управления и контроля.

К блоку 6(13) объединения можно подключать абонентов через узлы сопряжения 24-26(27,28), сгруппированных, например, по территориальному признаку (абоненты включены в мультиплексную линию связи, проложенную вдоль одного из бортов транспортного средства). Все абоненты, подключенные к выходам 39-41(42,43), объединены в группы. Каждая группа подключена к выходам 39-41(42,43) соответствующего узла сопряжения 24-26(27,28). Абоненты могут объединяться в группы по территориально-функциональному признаку. Например, в одну группу могут входить такие абоненты, как светотехнические (передние или задние) блоки и т.д. Блок 6(13) соединен с независимыми друг от друга соответствующими мультиплексными линиями 20,21(22,23) связи.

По сигналам от блока 1 управления и контроля осуществляется описанный выше мультиплексный обмен информационными сигналами, который включает передачу управляющих сигналов и сигналов контроля между блоками 8(15) и узлами сопряжения 24-26(27,28), например, в соответствии со следующим алгоритмом.

Временной интервал, в течение которого осуществляется однократный обмен информацией с каждым абонентом, назовем сверхцикловым интервалом (СЦИ). Каждый СЦИ разделен на "m" равных между собой цикловых интервалов (ЦИ), причем "m" равно суммарному количеству узлов сопряжения 24-26(27,28).

Все узлы сопряжения 24-26(27,28) последовательно пронумерованы, а номер ЦИ, в общем случае, соответствует порядковому номеру узла сопряжения. Из этого следует, что в течение одного ЦИ осуществляется обмен информацией между абонентами, подключенными к выходам 39-41(42,43) соответствующего узла сопряжения 24-26(27,28) и блоками 1,3. Таким образом, общее количество S узлов сопряжения, подключенных к одному блоку обработки сигналов, равно S K_i+ K_g.

Каждый ЦИ разделен на n равных между собой по длительности канальных интервалов (КИ). Количество КИ и ЦИ определяется максимальным количеством абонентов, подключенных к выходам 39-41(42,43) каждого из узлов сопряжения 24-26(27,28). В течение одного ЦИ осуществляется передача сигналов, относящихся к одному узлу сопряжения 24-26(27,28). При этом номер КИ определяет адрес конкретного абонента. Совокупность номера КИ и номера ЦИ определяют адрес абонента в СЦИ.

В начале каждого СЦИ и ЦИ передаются сверхцикловые синхросигналы (СЦС) и цикловые синхросигналы (ЦС) соответственно, посредством которых обеспечивается синхронизация по сверхциклам и циклам. Следует отметить, что синхросигналы передаются в течение КИ с номерами 01 и 02, а также, что СЦС передается в течение 01 и 02 КИ циклового интервала с номером 00, а ЦС передается в течение 01 и 0 КИ каждого из цикловых интервалов с номерами 01-07.

Информационные сигналы передаются в течение канальных интервалов с номерами 03-32.

Каждый из КИ имеет вид, при котором в начале КИ всегда передается сигнал, соответствующий, например, логической единице (защитный интервал), а затем сигнал, соответствующий либо логическому нулю, либо логической единице (информационный интервал) в зависимости от вида передаваемой информации. Длительности защитного и информационного интервалов равны между собой и, например, равны периоду тактового колебания, частота которого определяет скорость обмена информацией в пределах СЦИ.

Из приведенного алгоритма следует, что в течение времени, равного одному СЦИ, последовательно будет осуществлен однократный информационный обмен между всеми абонентами узлов сопряжения 24-26(27,28) и блоком 1 управления и контроля.

Сигналы управления от блока 1 управления и контроля через линию 2 связи и блок реализации алгоритмов управления поступают в узлы 4,5 обработки сигналов. Блок 3 реализации алгоритмов управления необходим для преобразования (логической обработки) сигналов управления, формируемых на выходе блока 1 управления и контроля (в зависимости от адреса конкретного сигнала) и от сигналов, отображающих работоспособность конкретных абонентов, подключенных к выходам 39-43.

Поясним сказанное. Во-первых, посредством блока 3 реализации алгоритмов управления осуществляется распараллеливание некоторых сигналов управления (например, при включении габаритных огней в автомобиле должны одновременно загораться несколько ламп, подключенных к выходам 39,42-43 разных узлов сопряжения 24,26-28). Во-вторых, в зависимости от состояния (исправности) отдельных ламп, подключенных к выходам 39,41-43, или показаний датчиков, подключенных к цепям 40, и вида сигнала управления, поступающего через линии связи на блок 3 от блока 1, в блоке 3 формируются сигналы управления. Например, при отказе одной из ламп (допустим одной из ламп дальнего света в автомобиле) и поступлении команды на ее включение, в блоке 3 принимается решение о необходимости включения другой лампы (допустим лампы ближнего света в том же светотехническом блоке), т.е. обеспечивается реконфигурация (изменение) сети. Возможны и другие функции, реализуемые блоком 3. Из этого следует, что введение блока 3 существенно расширяет функциональные возможности устройства и повышает безопасность движения.

Рассмотрим, как реализуется описанный алгоритм в предлагаемом устройстве.

Формирование СЦС и ЦС осуществляется в блоке 9(16) по тактовым колебаниям, формируемым на выходе блока 10(17). Каждому из узлов сопряжения 24-26(27,28) соответствует конкретный блок 8(15) цифровой обработки. При этом соответствующие пары узлов 24-26(27,28) и 8(15) осуществляют информационный обмен в одном конкретном ЦИ. Определение соответствия номера КИ и конкретного абонента, подключенного к выходам 39-41(42,43), осуществляется посредством блока 8(15) и соответствующего узла 24-26(27,28).

СЦС, ЦС и сигналы с выходов блоков 8(15) цифровой обработки объединяются посредством блока 6(13) объединения, "М" выводов которого подключены к соответствующим мультиплексным линиям 20,21(22,23) связи.

К каждой из "М" мультиплексных линий 20,21(22,23) связи подключены K_i узлов сопряжения 24-25(26-28) (i 1,P).

Мультиплексный обмен информацией осуществляется таким образом, что часть времени соответствующего ЦИ блоки 8(15), 24-26(27,28) передают информационные сигналы, а часть времени принимают. Последовательность передачи и приема в устройстве определяется путем подачи сигналов в виде либо логической единицы, либо логического нуля по цепям 11,18,45,47,49,51,53 управления, соответствующего блока 8,15,24-28.K_i.

Как следует из описания работы, блоки 8,15,29,31,33,35,37 могут быть реализованы одинаковым образом, но используя соответствующие цепи 11,18,45,51,53, можно организовать требуемую последовательность мультиплексного обмена информационными сигналами.

Номер ЦИ, соответствующий мультиплексному обмену с конкретными блоками 8(15), 24-26(27,28), отображается многоразрядным кодовым числом, подаваемым на адресные входы 12(19),44,46,48(50,52) блоков 8(15),24-26(27,28). Количество разрядов адресного кодового числа определяется количеством ЦИ в СЦИ. Блоки 7(14) переключений необходимы для оперативного подключения блоков 8(15) к любой из мультиплексных линий 20,21(22,23) связи, что повышает надежность работы устройства при расширении функциональных возможностей устройства.

Первый блок 30(34,36,38) подключения к абонентам необходим для обеспечения возможности непосредственного подключения к нагрузкам. Кроме того, посредством блока 30(34,36,38) осуществляется диагностика исправности нагрузки (например, перегорание ламп) и передача сигналов от двоичных датчиков (включено-выключено).

Второй блок 32 подключения к абонентам необходим для преобразования аналоговых сигналов, поступающих на блок 32, например, от датчиков температуры, уровня топлива и т.п. в сигналы, пригодные для мультиплексного обмена.

Подача напряжения от источника 55 вторичного электропитания на узлы 4-28 сопряжения может осуществляться через соответствующие узлы 4,5 обработки сигналов таким образом, чтобы при удалении любого из узлов 4,5, например, при ремонте, отключалось напряжение питания с соответствующих узлов 24-28 сопряжения, что повышает устойчивость устройства к ошибочным действиям обслуживающего персонала.

Источник 54 первичного электропитания может быть реализован как совокупность аккумулятора и генератора, работающих на общую нагрузку.

Формула изобретения

СИСТЕМА МУЛЬТИПЛЕКСНОГО ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ, содержащая блок управления и контроля, соединенный с линией связи, первую группу из K_i узлов сопряжения, каждый из которых содержит блок цифровой обработки, первый узел обработки сигналов, содержащий первый блок цифровой обработки, блок объединения, блок формирования тактового колебания и блок формирования синхросигналов, причем первый вход-выход первого узла обработки сигналов соединен с первой мультиплексной линией связи, к которой подключены первые входы-выходы K_i узлов сопряжения первой группы, вторые входы-выходы которых являются выходами оперативного изменения порядка работы системы, а в первом узле обработки сигналов первый вход-выход блока объединения является первым входом-выходом узла, выход блока формирования тактового колебания соединен с входом блока формирования синхросигналов, первый вход которого соединен с первым тактовым входом блока объединения, первый вход-выход блока цифровой обработки i-го узла сопряжения первой группы (i 1, K) является первым входом-выходом i-го узла сопряжения первой группы, отличающаяся тем, что в систему введены блок реализации алгоритмов управления, N 1 узлов обработки сигналов и вторая группа из K_q узлов сопряжения, каждый из которых содержит блок цифровой обработки и блок подключения к абоненту, в каждый из K_i узлов сопряжения первой группы введен блок подключения к абоненту, каждый из N 1 узлов обработки сигналов содержит S блоков цифровой обработки, S блоков переключения, блок объединения, блок формирования тактового колебания, соединенного выходом с входом блока формирования синхросигналов, а первый узел обработки сигналов дополнительно содержит S 1 блоков цифровой обработки и S блоков переключения, причем первый вход-выход блока реализации алгоритмов управления соединен с линией связи, а N вторых входов-выходов с соответствующими входами-выходами каждого j-го блока цифровой обработки (j 1, S) в каждом l-м узле обработки сигналов (l 1, N), каждый из M входов-выходов l-го узла обработки сигналов, кроме первого входа-выхода первого узла обработки сигналов, подключен к соответствующей мультиплексной линии связи (M количество мультиплексных линий связи), к каждой из которых подключены первые входы-выходы K_i узлов сопряжения первой группы и K_g узлов сопряжения второй группы, являющиеся в каждом из узлов сопряжения первой и второй групп первым входом-выходом блока цифровой обработки, вторые входы-выходы K_g узлов сопряжения второй группы являются выходами оперативного изменения порядка работы системы, в каждом из вновь введенных N - 1 узлов обработки сигналов группа входов-выходов блока объединения является входом-выходом узла, первый выход блока формирования синхросигналов соединен с первым тактовым входом блока объединения, в каждом из N узлов обработки сигналов выход блока формирования тактового колебания соединен с вторым тактовым входом блока объединения и объединенными тактовыми входами каждого блока цифровой обработки, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами блока объединения, m-й выход которого (m 1, M) соединен с соответствующим входом j-го блока переключения, выход которого соединен с входом j-го блока цифровой обработки, первый и второй входы-выходы которого являются соответственно цепями управления и адреса системы, второй выход блока формирования синхросигналов l-го узла обработки сигналов соединен с l-м входом блока реализации алгоритмов управления, а в каждом из узлов сопряжения первой и второй групп первый вход-выход блока подключения к абоненту соединен с вторым входом-выходом блока цифровой обработки, а второй вход-выход с вторым входом-выходом узла, являющимся выходом оперативного изменения порядка работы системы, первый и второй входы блока цифровой обработки являются соответственно цепями управления и адреса системы.