DE10132048A1

DE10132048A1 - Output unit, receiving unit, arrangement for data transmission in a motor vehicle and method therefor

Info

Publication number: DE10132048A1
Application number: DE2001132048
Authority: DE
Inventors: Markus Becker; Bernd Pfaffeneder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2003-01-23
Also published as: WO2003005659A3; WO2003005659A2

Abstract

According to the invention, the channel coding for a transmission channel is carried out in such a way that a character repertoire for the signal to be emitted contains at least n+1 characters, if the character repertoire for an input signal to be transmitted has n characters. In addition, a signal unit of the input signal that is occupied by a character has the same duration as a signal unit in the signal to be emitted. The coding rule also stipulates that two consecutive signal units in the signal to be emitted contain different characters.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einheit zum Ausgeben eines Signals auf einen Übertragungskanal in einem Kraftfahrzeug, eine Einheit zum Empfangen eines Signals von einem Übertragungskanal in einem Kraftfahrzeug, eine Anordnung zur Datenübertragung in einem Kraftfahrzeug über einen Übertragungskanal sowie ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Kraftfahrzeug. The invention relates to a unit for dispensing a Signals on a transmission channel in a motor vehicle, a Unit for receiving a signal from one Transmission channel in a motor vehicle, an arrangement for Data transmission in a motor vehicle via a transmission channel and a method for data transmission in one Motor vehicle.

Kraftfahrzeuge weisen oftmals verteilte Steuer- oder Recheneinheiten auf. Unter solchen verteilten Steuer- oder Recheneinheiten versteht man gewöhnlich Einheiten, welche an unterschiedlichen Stellen im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Diese Steuer- und Recheneinheiten sind aufgrund ihrer Notwendigkeit, Daten auszutauschen, über einen Übertragungskanal - berührungslos oder leitungsgebunden - miteinander verbunden. Dabei übertragen beispielsweise im Motorraum, in den Türen oder in Reifen angeordnete Sensoren Daten zu zentralen Recheneinheiten, welche die empfangenen Daten algorithmisch verwerten und entsprechend Aktoren betätigen. Gewöhnlich erfolgt die Datenübertragung zwischen den oben genannten Einheiten asynchron. Zu einer korrekten Rekonstruktion der Daten im Empfänger muss dieser deshalb die Taktinformation der sendenden Einheit kennen. Aufgrund dessen muss diese Taktinformation über die Übertragungsstrecke vom Sender zum Empfänger übertragen werden. Wird eine Taktinformation zusätzlich zur sonstigen Information übertragen, so nimmt die Übertragungsbandbreite zu. Die Datenübertragung weist einen Overhead auf. Motor vehicles often have distributed tax or Computing units. Under such distributed tax or Computing units are usually understood to mean units which are arranged in different places in the motor vehicle. This Control and computing units are due to their Need to exchange data over a transmission channel - non-contact or wired - connected to each other. This is transmitted, for example, in the engine compartment, in the doors or sensors arranged in tires to central data Computing units, which algorithms the received data recycle and actuate accordingly. Usually done the data transfer between the above units asynchronous. For a correct reconstruction of the data in the The recipient must therefore send the clock information to the sender Know unity. Because of this, this clock information over the transmission path from the transmitter to the receiver be transmitted. Is a clock information in addition to other information, so the Transmission bandwidth too. The data transmission has an overhead.

Die in einer Einheit - beispielsweise einem Sensor - generierten Daten werden zum Zwecke der Datenübertragung an einen entfernten Ort in dieser Einheit codiert. Die Fachwelt spricht hier auch von einer Kanalcodierung, die die generierten Daten in eine für die Übertragung geeignete Form bringt. Dies erfolgt anhand einer Codierungsvorschrift, die das Eingangssignal in das zu übertragende Signal umcodiert. Im folgenden wird der Begriff des Eingangssignals stets für das im Sender vorliegende Signal verwendet, dessen Information an den Empfänger übertragen werden soll. The in one unit - for example a sensor - generated data is sent to a company for the purpose of data transmission encoded remote location in this unit. The professional world also speaks of a channel coding that the generates generated data in a form suitable for transmission. This is done using a coding rule that the Recoded input signal into the signal to be transmitted. in the Following the term of the input signal is always for the im Transmitter present signal uses its information the recipient is to be transmitted.

In der Kraftfahrzeugtechnik werden solche Eingangssignale gewöhnlich nach dem NRZ-Code oder dem Manchester-Code codiert und im folgenden übertragen. Fig. 2 zeigt in diesem Zusammenhang diese bekannten Codierungsverfahren zur Datenübertragung in einem Kraftfahrzeug. In automotive engineering, such input signals are usually encoded according to the NRZ code or the Manchester code and then transmitted. Fig. 2 shows in this connection, this known encoding method for data transmission in a motor vehicle.

Fig. 2a zeigt dabei ein Eingangssignal DATA über der Zeit t, dessen Information über einen Übertragungskanal zu einem Empfänger übermittelt werden soll. Das Eingangssignal DATA ist dabei binär codiert, weist also einen Zeichenvorrat von zwei Zeichen auf, nämlich einer 0 und einer 1. Einzelne Signaleinheiten des Eingangssignal DATA weisen eine Dauer T auf. Mehrere solche aneinander gereihte und mit jeweils einem Zeichen aus dem Zeichenvorrat belegte Signaleinheiten ergeben zusammen ein Datenwort, das physikalisch als Signal vorliegt, charakterisiert durch seine Spannungs- oder Stromzustände. Fig. 2b zeigt einen Arbeitstakt TAKT der sendenden Ausgabeeinheit über der Zeit t. Fig. 2a shows an input signal DATA over the time t, the information is to be transmitted via a transmission channel to a receiver. The input signal DATA is binary coded, ie has a character set of two characters, namely a 0 and a 1. Individual signal units of the input signal DATA have a duration T. Several such signal units lined up and each occupied with a character from the character set result in a data word that is physically present as a signal, characterized by its voltage or current states. FIG. 2b shows a working clock CLOCK of the transmitting output unit over the time t.

Die Fig. 2c und 2d zeigen zum Eingangssignal DATA zugehörige und nach bestimmten Codiervorschriften kanalcodierte zu übertragende Signale CHAN, wobei Fig. 2c ein zu übertragendes Signal CHAN zeigt, das nach der NRZ-Codierung aus dem Eingangssignal DATA gewonnen wurde. Diese Codierung ist zunächst eine 1 : 1-Abbildung des Eingangssignals. Bei dem UART (Universal Asynchronous Receive Transmit)-Standard wird der Empfänger nur durch ein Startsignal synchronisiert. Der im Empfänger vorgesehene freilaufende Oszillator zur Takterzeugung darf dabei einen vorgegebenen Toleranzbereich bis zur weiteren Synchronisation mit dem Sender durch ein weiteres Startsignal nicht verlassen. Dies erfordert entweder einen hochgenauen Oszillator in der Empfangseinheit, oder aber eine hochfrequente Synchronisation, was zu Lasten der Übertragungsbandbreite geht. FIGS. 2c and 2d show the input signal DATA corresponding and for specific coding rules channel-encoded signals to be transmitted CHAN, which shows a Fig. 2c signal to be transmitted CHAN, which was obtained by the NRZ coding of the input signal DATA. This coding is initially a 1: 1 mapping of the input signal. With the UART (Universal Asynchronous Receive Transmit) standard, the receiver is only synchronized by a start signal. The free-running oscillator provided in the receiver for clock generation may not leave a predetermined tolerance range until further synchronization with the transmitter by a further start signal. This requires either a high-precision oscillator in the receiving unit or a high-frequency synchronization, which is at the expense of the transmission bandwidth.

Fig. 2d zeigt ein kanalcodiertes, zu übertragendes Signal CHAN, das durch Manchester-Codierung aus dem Eingangssignal DATA gewonnen wurde. Die Manchester-Codierung zeichnet sich dadurch aus, dass sie wie die NRZ-Codierung auf einen binären Zeichenvorrat zurückgreift. Innerhalb einer Signaleinheit T des Eingangssignals sind im manchester-codierten Signal jedoch zwei Zeichen/Signalzustände vorgesehen. Der Wechsel von einem Zeichen des Eingangssignals zu seinem komplementären Zeichen im darauffolgenden Signalzustand setzt der Manchester-Code durch einen Phasenwechsel um. Damit bietet der Manchester-Code zwar die Möglichkeit einer Taktrückgewinnung im Empfänger innerhalb eines theoretischen Toleranzbereiches von 50%. Diese Option der Taktrückgewinnung wird aber durch eine Bandbreitenverdoppelung erkauft, da eine Signaleinheit (Bit) des Eingangssignals durch zwei Signalzustände während derselben Zeitdauer T im zu übertragenden Signal dargestellt wird. Fig. 2d shows a channel encoded, signal to be transmitted CHAN, which was obtained by Manchester coding of the input signal DATA. Manchester coding is characterized by the fact that, like NRZ coding, it uses a binary character set. Within a signal unit T of the input signal, however, two characters / signal states are provided in the manchester-coded signal. The change from one character of the input signal to its complementary character in the subsequent signal state is implemented by the Manchester code by a phase change. The Manchester Code thus offers the possibility of clock recovery in the receiver within a theoretical tolerance range of 50%. However, this option of clock recovery is purchased by doubling the bandwidth, since one signal unit (bit) of the input signal is represented by two signal states during the same time period T in the signal to be transmitted.

Aus der WO 98/52 792-A ist eine Kanalcodierung auf Basis einer Strommodulation bekannt. Dabei weist die Kanalcodierung einen Zeichenvorrat von drei Zeichen auf, HIGH, LOW und Null. Das Eingangssignal sieht einen binären Code vor. Gemäß der Codierungsvorschrift werden Einsen des Eingangssignals abwechselnd in HIGH- und LOW-Pulse im zu übertragenden Signal codiert. Nullen des Eingangssignals bleiben Null-Pegel im zu übertragenden Signal. A channel coding is based on WO 98/52 792-A a current modulation known. The channel coding shows a character set of three characters, HIGH, LOW and zero. The input signal provides a binary code. According to the Coding regulations become ones of the input signal alternating in HIGH and LOW pulses in the signal to be transmitted coded. Zeros of the input signal remain at zero levels transmitting signal.

Bei diesem bekannten Datenübertragungsverfahren wird der zeitliche Mittelwert der zu übertragenden Signale konstant gehalten. Aus dem zu übertragenden Signal kann jedoch kein Arbeitstakt abgeleitet werden. In this known data transmission method, the time average of the signals to be transmitted constant held. However, none of the signal to be transmitted can Work cycle can be derived.

Aus der EP 0 384 258 A2 ist ein Datenübertragungsverfahren bekannt, bei dem ein binäres Eingangssignal mittels eines AMI (Alternate Mark Inversion)-Codes in Verbindung mit einer Pulsweitenmodulation kanalcodiert wird. Dabei wird zunächst das Eingangssignal pulsweitenmoduliert, bevor das derart gebildete pulsweitenmodulierte Signal einer Alternate Mark Inversion unterzogen wird. A data transmission method is known from EP 0 384 258 A2 known in which a binary input signal using an AMI (Alternate Mark Inversion) codes in conjunction with a Pulse width modulation is channel coded. This will start with pulse width modulated the input signal before doing so formed pulse width modulated signal of an alternate mark Undergoes inversion.

Nachteilig an diesem Datenübertragungsverfahren ist die gegenüber dem Eingangssignal erhöhte Bandbreite im zu übertragenden Signal. Zudem werfen die durch die Pulsweitenmodulation erzeugten schmalen Pulse EMV-Probleme auf. The disadvantage of this data transmission method is compared to the input signal increased bandwidth in the transmitting signal. They also throw through the Pulse width modulation created narrow pulses of EMC problems.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung zur Übertragung von Daten in einem Kraftfahrzeug, eine zugehörige Ausgabeeinheit sowie eine zugehörige Empfangseinheit und ein Datenübertragungsverfahren anzugeben, bei dem die Übertragungsbandbreite gering gehalten wird und dennoch hinreichende Information über den Arbeitstakt zur Empfangseinheit übertragen wird. The object of the invention is therefore to provide an arrangement Transmission of data in a motor vehicle, an associated one Output unit and an associated receiving unit and a Specify data transmission method in which the Transmission bandwidth is kept low and still sufficient Information about the work cycle to the receiving unit is transmitted.

Der die Ausgabeeinheit betreffende Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. The part of the task concerning the output unit becomes solved by the features of claim 1.

Der die Empfangseinheit betreffende Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst. The part of the task relating to the receiving unit becomes solved by the features of claim 6.

Der die Anordnung betreffende Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 11 gelöst. The part of the task concerning the arrangement is determined by the Features of claim 11 solved.

Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 12 gelöst. The part of the object of the invention relating to the method becomes solved by the features of claim 12.

Bei der Erfindung erfolgt die Kanalcodierung dergestalt, dass der Code für das über den Kanal zu übertragende Signal zumindest ein Zeichen mehr in seinem Zeichenvorrat enthält, als derjenige Zeichenvorrat, aus dem das Eingangssignal gebildet wird, dessen Information letztendlich übertragen werden soll. So kann z. B. für das Eingangssignal ein binärer Code vorgesehen sein, dann wird das zu übertragende Signal zumindest aus einem ternären Code gebildet, d. h. es stehen drei unterschiedliche Zeichen, die beispielsweise durch drei unterschiedliche Signalzustände auf der Leitung wiedergegeben werden, zur Bildung eines Signals zur Verfügung. Allgemein stehen für das Eingangssignal n Zeichen zur Verfügung, mit n als ganzer Zahl, für das zu übertragende Signal zumindest n + 1 Zeichen. In the invention, the channel coding takes place in such a way that the code for the signal to be transmitted over the channel contains at least one more character in its character set than the set of characters from which the input signal is formed whose information is ultimately to be transmitted. So z. B. a binary code for the input signal be provided, then the signal to be transmitted will at least formed from a ternary code, d. H. there are three different characters, for example, by three different signal states reproduced on the line are available to form a signal. Generally there are n characters available for the input signal, with n as integer, for the signal to be transmitted at least n + 1 Character.

Ferner ist festzuhalten, dass bei der erfindungsgemäßen Kanalcodierung eine Signaleinheit des Eingangssignals Eins zu Eins abgebildet wird auf eine Signaleinheit des zu übertragenden Signals. Damit weisen die Signaleinheiten von Eingangssignal und zu übertragendem Signal gleiche Zeitdauer auf. Darüber hinaus sieht die Erfindung vor, dass im zu übertragenden Signal zwei aufeinanderfolgende Signaleinheiten stets unterschiedliche Zeichen aus dem zugeordneten Zeichenvorrat aufweisen. Die Umsetzung dieses Merkmals wird dadurch erreicht, dass der Zeichenvorrat des Kanalcodes ein Zeichen mehr umfasst als der dem Eingangssignal zugeordnete Zeichenvorrat. Somit kann im zu übertragenden Signal stets ein Zeichenwechsel und damit ein Zustandswechsel erfolgen, selbst wenn das Eingangssignal über mehrere Signaleinheiten hinweg das gleiche Zeichen und damit den gleichen Zustand aufweist. It should also be noted that with the invention Channel coding a signal unit of the input signal one too One is mapped to a signal unit of the transmitting signal. The signal units of Input signal and signal to be transmitted have the same duration on. In addition, the invention provides that in the transmitting signal two successive signal units always different characters from the assigned Show character set. This will implement this feature achieves that the character set of the channel code is one character includes more than that assigned to the input signal Character set. Thus, one can always be in the signal to be transmitted Character changes and thus a change of state take place themselves if the input signal spans multiple signal units has the same sign and thus the same condition.

Der fortwährende Zustandswechsel im zu übertragenden Signal trägt seinerseits nun wiederum dazu bei, dass in der Empfangseinheit der Arbeitstakt der entfernt angeordneten Ausgabeeinheit ohne weiteres zurückgewonnen werden kann. Da sich die Zeiteinheiten der Signaleinheiten des Eingangssignals in der Ausgabeeinheit sowie des von der Empfangseinheit empfangenen Signals entsprechen und nach jeder Signaleinheit ein Zustandswechsel erfolgt, brauchen von der Empfangseinheit lediglich die Zustandswechsel im empfangenen Signal erfasst werden, um den Arbeitstakt der Ausgabeeinheit ableiten zu können. Gleichzeitig wird jedoch nicht die Bandbreite erhöht, wie z. B. bei der eingangs vorgestellten Manchester- Codierung, da die Zeiteinheiten für die einzelnen Bits (Signaleinheiten) stets gleichdauernd sind. The constant change of state in the signal to be transmitted for its part now contributes to the fact that in the Receiving unit the work cycle of the remotely located Output unit can be easily recovered. That I the time units of the signal units of the input signal in the output unit and that of the receiving unit received signal correspond and after each signal unit Change of state takes place from the receiving unit only the change of state is recorded in the received signal to derive the work cycle of the output unit can. At the same time, however, the bandwidth is not increased, such as B. in the Manchester Coding because the time units for each bit (Signal units) are always of the same duration.

Vorteil der Erfindung ist, dass keine bzw. nur ungenaue Oszillatoren im Empfänger verwendet werden müssen. Dies gestattet eine kostengünstigere Gesamtanordnung. Die ungenauen Oszillatoren können auf einen Chip integriert werden. Ferner können Standardbustreiber verwendet werden. The advantage of the invention is that there is no or only inaccurate Oscillators must be used in the receiver. This allows a less expensive overall arrangement. The inaccurate Oscillators can be integrated on a chip. Further standard bus drivers can be used.

Die Erfindung kann stets dann im Kraftfahrzeug Anwendung finden, sobald Daten zwischen zwei Rechen- oder Steuereinheiten zu übertragen sind. Dabei findet die Erfindung insbesondere dort Anwendung, wo Sensordaten von über das Fahrzeug verteilten Sensoren an im Fahrzeugzentrum angeordneten Steuereinheiten angeschlossen sind und diese Steuereinheiten mit Sensordaten füttern. Insbesondere findet die Erfindung Anwendung in der Insassenschutztechnologie zur Übertragung von Sensordaten von an der Fahrzeugfront oder an den Fahrzeugseiten angeordneten Aufprallsensoren zu einer im Fahrzeugzentrum angeordneten Auswerteeinheit. Die Aufprallsensoren können dabei Beschleunigungssensoren mit nachgeschalteter Signalverarbeitung und entsprechendem Interface sein, oder aber auch Drucksensoren. The invention can then always be used in motor vehicles find as soon as data between two computing or control units are to be transferred. The invention particularly finds application where sensor data from the vehicle distributed sensors arranged in the vehicle center Control units are connected and these control units with Feed sensor data. In particular, the invention finds application in the occupant protection technology for the transmission of sensor data from on the front of the vehicle or on the sides of the vehicle arranged impact sensors to one in the vehicle center arranged evaluation unit. The impact sensors can Acceleration sensors with downstream signal processing and appropriate interface, or else Pressure sensors.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet. Advantageous developments of the invention are the Subclaims marked.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Weiterbildungen werden anhand der Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Embodiments of the invention and its developments are explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 Signalverläufe für das erfindungsgemäße Codierverfahren, Fig. 1 waveforms for the inventive coding method,

Fig. 2 Signalverläufe zugehörig zu bekannten Codierverfahren, Fig. 2 waveforms associated with known encoding method,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 3 is a block diagram of an arrangement according to the invention,

Fig. 4 eine CAN-Treiber-Anordnung einer erfindungsgemäßen Ausgabeeinheit, Fig. 4 is a CAN driver arrangement of an output unit according to the invention,

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Empfangseinheit, Fig. 5 is a receiving unit according to the invention,

Fig. 6 eine Tabelle zur Treiberaktivierung einer erfindungsgemäßen Ausgabeeinheit und einer erfindungsgemäßen Empfangseinheit, Fig. 6 is a table for driver activation of a dispensing unit according to the invention and a receiver according to the invention,

Fig. 7 einen Signalverlauf bezüglich eines zweidrahtigen Übertragungsmediums gemäß ISO 11898, Fig. 7 shows a waveform with respect to a two-wire transmission medium in accordance with ISO 11898,

Fig. 8 Bestandteile einer erfindungsgemäßen Ausgabeeinheit, Fig. 8 components of a dispensing unit according to the invention,

Fig. 9 eine zur Ausgabeeinheit nach Fig. 8 zugehörige Zustandstabelle, Fig. 9 related to an output unit of FIG. 8 state table,

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Empfangseinheit, Fig. 10 shows a further embodiment of a receiving unit according to the invention,

Fig. 11 eine Zustandstabelle zugehörig zur Empfangseinheit nach Fig. 10. Fig. 11 is a state table associated to the receiving unit according to Fig. 10.

Gleiche Elemente oder Signale erhalten figurenübergreifend die gleichen Bezugszeichen. The same elements or signals are given across all figures the same reference numerals.

Fig. 1a zeigt ein beispielhaftes binäres Eingangssignal DATA über der Zeit t mit beispielhaften vier Signaleinheiten (bits), jeweils von einer Zeitdauer T. Der binäre Zeichenvorrat erschöpft sich in einem HIGH- und einem LOW-Zeichen. Das HIGH-Zeichen ist in der Ausgabeeinheit durch einen 5 Volt- Spannungszustand gekennzeichnet, das LOW-Zeichen durch einen 0 Volt-Spannungszustand. Das beispielhafte Eingangssignal DATA enthält sequentiell folgende Zeichen: HIGH, LOW, LOW, HIGH. FIG. 1 a shows an exemplary binary input signal DATA over time t with exemplary four signal units (bits), each with a time duration T. The binary character set is exhausted into a HIGH and a LOW character. The HIGH symbol is identified in the output unit by a 5 volt voltage state, the LOW symbol by a 0 volt voltage state. The exemplary input signal DATA contains the following characters sequentially: HIGH, LOW, LOW, HIGH.

Dieses Eingangssignal DATA soll über einen Übertragungskanal im Kraftfahrzeug übertragen werden. Es liegt in der Ausgabeeinheit vor. Die Ausgabeeinheit enthält eine Codiereinheit mit einer Codiervorschrift zum Umcodieren des Eingangssignals DATA in ein über den Übertragungskanal zu übertragendes Signal CHAN, welches dann auf den Übertragungssignal ausgegeben wird. This input signal DATA is intended to be transmitted over a transmission channel be transmitted in the motor vehicle. It is in the Output unit. The output unit contains a coding unit with a coding rule for transcoding the input signal DATA into one to be transmitted via the transmission channel Signal CHAN, which is then output on the transmission signal becomes.

Das zum Eingangssignal DATA nach Fig. 1a zugehörige zu übertragende Signal CHAN ist gemäß Fig. 1b ersichtlich. Grundsätzlich ist für das zu übertragende Signal CHAN ein Zeichenvorrat mit drei Zeichen - HIGH, LOW, NULL - vorgesehen. Jeder Signaleinheit des Eingangssignals DATA entspricht eine Signaleinheit des zu übertragenden Signals CHAN. Die Bit-Zeiten sind also in beiden Signalen gleich, so dass keinerlei Bandbreitenerhöhung oder -verringerung erfolgt. Das HIGH-Zeichen entspricht einem Plus-5-Volt-Spannungspuls, das LOW-Zeichen einem Minus-5-Volt-Spannungspuls, das NULL-Zeichen entspricht einem Null-Volt-Spannungszustand. The signal CHAN to be transmitted associated with the input signal DATA according to FIG. 1a can be seen according to FIG. 1b. Basically, a character set with three characters - HIGH, LOW, NULL - is provided for the signal CHAN to be transmitted. Each signal unit of the input signal DATA corresponds to a signal unit of the signal CHAN to be transmitted. The bit times are therefore the same in both signals, so that there is no increase or decrease in bandwidth. The HIGH sign corresponds to a plus 5 volt voltage pulse, the LOW sign corresponds to a minus 5 volt voltage pulse, the NULL sign corresponds to a zero volt voltage state.

Die Codiervorschrift für die erfindungsgemäße Kanalcodierung sieht, folgende Regeln vor:
Ein HIGH-Zeichen im Eingangssignal DATA wird grundsätzlich in ein HIGH-Zeichen im zu übertragenden Signal CHAN codiert. Ein LOW-Zeichen im Eingangssignal DATA wird grundsätzlich in ein LOW-Zeichen im zu übertragenden Signal CHAN codiert. Folgt allerdings auf ein LOW-Zeichen im Eingangssignal DATA ein weiteres LOW-Zeichen, so wird dieses weitere LOW-Zeichen im Ausgangssignal CHAN nicht in ein weiteres LOW-Zeichen codiert, sondern in ein NULL-Zeichen. Gleiches gilt für zwei aufeinander folgende HIGH-Zeichen im Eingangssignal DATA. Auch hier wird ein auf ein HIGH-Zeichen unmittelbar folgendes HIGH-Zeichen durch ein NULL-Zeichen im zu übertragenden Signal CHAN codiert. The coding rule for the channel coding according to the invention provides the following rules:
A HIGH character in the DATA input signal is always encoded in a HIGH character in the CHAN signal to be transmitted. A LOW character in the DATA input signal is basically encoded in a LOW character in the CHAN signal to be transmitted. However, if a LOW character in the DATA input signal is followed by a further LOW character, this additional LOW character in the CHAN output signal is not encoded in a further LOW character, but in a NULL character. The same applies to two consecutive HIGH characters in the DATA input signal. Here too, a HIGH sign immediately following a HIGH sign is coded by a NULL sign in the signal CHAN to be transmitted.

Ist jedoch im zu übertragenden Signal CHAN das vorhergehende Zeichen ein NULL-Zeichen, so wird nach der oben vorgestellten grundsätzlichen Codierung codiert, so dass ein weiteres LOW- Zeichen im Eingangssignal DATA mit einem LOW-Zeichen im zu übertragenden Signal CHAN codiert wird, bzw. ein folgendes HIGH-Zeichen im Eingangssignal DATA zu einem HIGH-Zeichen im zu übertragenden Signal CHAN codiert wird. However, the previous one is in the CHAN signal to be transmitted Character is a NULL character, so after the one presented above basic coding, so that another LOW Character in the input signal DATA with a LOW character in the transmitting signal CHAN is encoded, or a following HIGH sign in the DATA input signal to a HIGH sign in the to be transmitted signal CHAN is encoded.

Vom Schutz umfasst sind natürlich auch andere Codierungsvarianten, wobei z. B. grundsätzlich ein LOW-Zeichen im Eingangssignal in ein HIGH-Zeichen im zu übertragenden Signal umgesetzt werden kann. Protection naturally also includes others Coding variants, z. B. basically a LOW sign in Input signal in a HIGH sign in the signal to be transmitted can be implemented.

Mit dieser Art der Codierung kann stets ein Zustandswechsel auf dem Übertragungsmedium zwischen zwei Signaleinheiten erzeugt werden. Zwischen zwei Bits entsteht also jedenfalls eine Flanke. Bei jeglicher vom Schutz umfasster Codierung muss also sichergestellt sein, dass nach jeder Signaleinheit ein Zustandswechsel stattfindet. This type of coding can always change the state on the transmission medium between two signal units be generated. In any case, between two bits a flank. With any encoding covered by the protection So make sure that after every signal unit Change of state takes place.

Mit dieser Art der Kanalcodierung kann in der Empfangseinheit der Arbeitstakt aufgrund der regelmäßigen Zustandswechsel im zu übertragenden Signal ohne Zuhilfenahme eines zusätzlichen Oszillators gewonnen werden. Dabei muss im Gegensatz zur Manchester-Codierung keine Zeitbedingung eingehalten werden. This type of channel coding can be used in the receiving unit the work cycle due to the regular change of state in the signal to be transmitted without the aid of an additional one Oscillator can be won. In contrast to the Manchester coding no time condition can be met.

Der Rauschabstand wird durch die Verwendung dieser Codierung bei Verwendung des ISO 11898 Layers nicht verringert. Es stehen allenfalls steilere Flanken beim Übergang von einem HIGH- Zeichen zu einem LOW-Zeichen. The signal to noise ratio is achieved by using this coding not reduced when using the ISO 11898 layer. It there are at most steeper flanks when transitioning from a HIGH Character to a LOW character.

Zusammenfassend wird gemäß Fig. 1 also ein binäres Signal in ein ternäres Signal unter Beibehaltung der Bitzeiten codiert, unter Beachtung der Zustandswechsel im zu übertragenden Signal. Die Kanalcodierung verwendet demnach drei Zeichen/Zustände auf einem Übertragungsbus für die Darstellung zweier Datenzeichen/Zustände. Damit wird im Wertebereich ein Overhead von log₂ 3 = 1,58 = 36% erzielt. Bei einem Manchester-Code werden vier Zustände (2 Bit) für die Darstellung von zwei Datenzuständen benötigt. Deshalb wird im Zeitbereich ein Overhead von log₂ 4 = 2 = 50% erzielt. In summary, according to FIG. 1, a binary signal is coded into a ternary signal while maintaining the bit times, taking into account the changes in state in the signal to be transmitted. The channel coding therefore uses three characters / states on a transmission bus to represent two data characters / states. An overhead of log ₂ 3 = 1.58 = 36% is thus achieved in the value range. With a Manchester code, four states (2 bits) are required to display two data states. Therefore, an overhead of log ₂ 4 = 2 = 50% is achieved in the time domain.

Fig. 1b zeigt das zum Eingangssignal DATA zugehörige zu übertragende Signal CHAN, codiert nach vorstehender Codierungsvorschrift. , Fig. 1b the corresponding to the input signal DATA signal to be transmitted CHAN, encoded by the above encoding procedure.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung mit zwei kombinierten Ausgabe- und Empfangseinheiten 4, die über ein Übertragungsmedium 3 verbunden sind, welches seinerseits zwei Busleitungen 31 und 32 aufweist. Die erste Ausgabe- und Empfangseinheit 4 enthält einen Microcontroller 13 mit einer Schnittstelle 131, einen Codierer 11, einen Decodierer 21 sowie zwei Treiber 22. Die Treiber 22 sind CAN-Treiber in Form von Standardbauteilen, die nach DIN ISO 11898 standardisierte Kabel und Stecker verwenden können. Die Treiber sind antiparallel miteinander und mit dem Übertragungsmedium 3 verschaltet. Dabei sind der CAN-HIGH-Ausgang des Treibers 12 (Baustein A) und der CAN-LOW-Ausgang des weiteren Treibers 12 (Baustein B) mit der ersten Busleitung 31 verbunden. Ebenso sind der CAN-LOW-Ausgang des ersten Treibers 12 (Baustein A) mit dem CAN-LOW-Ausgang des zweiten Treibers 12 (Baustein B) mit der zweiten Busleitung 32 verbunden. In Folge dieser Verschaltung der Treiber können die Buszustände HIGH, LOW und NULL zwischen den Busleitungen erzeugt werden. Fig. 3 shows an arrangement according to the invention with two combined output and receiving units 4, which are connected via a transmission medium 3, which in turn has two bus lines 31 and 32. The first output and reception unit 4 contains a microcontroller 13 with an interface 131 , an encoder 11 , a decoder 21 and two drivers 22 . The drivers 22 are CAN drivers in the form of standard components that can use cables and connectors standardized according to DIN ISO 11898. The drivers are connected in anti-parallel with each other and with the transmission medium 3 . The CAN HIGH output of driver 12 (component A) and the CAN LOW output of further driver 12 (component B) are connected to first bus line 31 . Likewise, the CAN-LOW output of the first driver 12 (module A) is connected to the CAN-LOW output of the second driver 12 (module B) with the second bus line 32 . As a result of this interconnection of the drivers, the bus states HIGH, LOW and NULL can be generated between the bus lines.

Fig. 4 zeigt in die beiden Treiber 12 und deren antiparallele Verschaltung miteinander. Dabei ist der Eingang TXA dem ersten Treiber 12 zugeordnet, der Eingang TXB dem zweiten Treiber 12. Fig. 6 zeigt eine Tabelle, aus der u. a. hervorgeht, wie die Eingänge TXA und TXB der Treiber 12 zu belegen sind, um die Busstände LOW, NULL und HIGH zu erhalten. Dabei ist beispielsweise für einen LOW-Buszustand TXA mit 1 und gleichzeitig TXB mit NULL anzusteuern. Eine derartige Verschaltung der Treiber ist nur erlaubt, wenn ausgeschlossen wird, dass die beiden Treiber nicht aktiv unterschiedliche Potentiale treiben. Gemäß Tabelle Fig. 6 muss ein Zustand verhindert werden, bei dem beide Treibereingänge TXA und TXB nicht belegt sind. Im vorliegenden Beispiel werden als CAN- Treiber PCA82C250 - Bausteine von Philips verwendet. Dabei ist TX = 5 Volt der rezessive und TX = 0 Volt der dominante Zustand. Fig. 4 shows in the two drivers 12 and their anti-parallel connection with each other. The input TXA is assigned to the first driver 12 , the input TXB to the second driver 12 . FIG. 6 shows a table from which, among other things, it can be seen how the inputs TXA and TXB of the driver 12 are to be assigned in order to obtain the bus states LOW, NULL and HIGH. For example, for a LOW bus state, TXA should be controlled with 1 and TXB with ZERO at the same time. Such connection of the drivers is only permitted if it is excluded that the two drivers are not actively driving different potentials. According to table Fig. 6, a state must be prevented in which both driver inputs TXA and TXB are not occupied. In this example, PCA82C250 blocks from Philips are used as CAN drivers. TX = 5 volts is the recessive state and TX = 0 volts is the dominant state.

Fig. 7 zeigt ein auf einem Bus übertragenes Signal, aufgezeichnet nach den Verläufen der Signalpotentiale auf den einzelnen Busleitungen 31 und 32. Die Differenzspannung zwischen diesen beiden Busleitungen liefert die Signalpegel des zu übertragenen Signals. FIG. 7 shows a signal transmitted on a bus, recorded after the courses of the signal potentials on the individual bus lines 31 and 32 . The differential voltage between these two bus lines provides the signal level of the signal to be transmitted.

Die Ansteuerung der Treiberbausteine 12 über die Signale TXA und TXB erfolgt durch die Codiereinheit 11, die die erfindungsgemäße Codiervorschrift umsetzt. Die zu übertragende Dateninformation wird als Eingangssignal DATA von dem Microcontroller 13 über dessen Schnittstelle 131 (SPI = Serial Peripheral Interface) an die Codiereinheit 11 geliefert. Diese SPI-Schnittstelle 131 ermöglicht es, datensynchron über eine Daten- und Taktleitung einzulesen und auszugeben. The driver modules 12 are controlled via the signals TXA and TXB by the coding unit 11 , which implements the coding rule according to the invention. The data information to be transmitted is supplied as an input signal DATA from the microcontroller 13 to the coding unit 11 via its interface 131 (SPI = Serial Peripheral Interface). This SPI interface 131 makes it possible to read and output data synchronously via a data and clock line.

Gleichzeitig fungieren die Treiber 12 einer kombinierten Ausgabe- und Empfangseinheit 4 zur Aufnahme von auf dem Übertragungsmedium 3 übertragenen Signalen. Diese Treiber 12 wandeln die empfangenen Bussignale in Signale RXA und RXB um. Zugrunde liegt diesem Transformationsvorgang wiederum die Zustandstabelle nach Fig. 6 bezüglich der Ausgänge RXA und RXB der Treiber 12. Die Treiber 12 dienen damit als CAN- Bustransceiver. At the same time, the drivers 12 of a combined output and reception unit 4 function to receive signals transmitted on the transmission medium 3 . These drivers 12 convert the received bus signals into signals RXA and RXB. This transformation process is based on the state table according to FIG. 6 with respect to the outputs RXA and RXB of the drivers 12 . The drivers 12 thus serve as a CAN bus transceiver.

Die Signale RXA und RXB werden der Codiereinheit 21 zugeleitet. Die empfangenen Signale werden in der Decodiereinheit 21 decodiert und als Arbeitssignal DATA über die Schnittstelle 131 dem Microcontroller zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Ferner wird aus den empfangenen Signalen ein Arbeitstakt STROBE abgeleitet, welcher seinerseits wieder der Codiereinheit 11 zugeführt wird. The signals RXA and RXB are fed to the coding unit 21 . The received signals are decoded in the decoding unit 21 and fed as a working signal DATA to the microcontroller for further processing via the interface 131 . Furthermore, a work cycle STROBE is derived from the received signals, which in turn is fed back to the coding unit 11 .

Die weitere kombinierte Ausgabe- und Empfangseinheit 4 ist symmetrisch aufgebaut und enthält ihrerseits wiederum Microcontroller 23 mit Schnittstelle 231, eine Codiereinheit 11, eine Decodiereinheit 21 sowie zwei Treiber 22, deren sämtliche Funktionen bereits behandelt wurden. The further combined output and reception unit 4 is constructed symmetrically and in turn contains microcontroller 23 with interface 231 , a coding unit 11 , a decoding unit 21 and two drivers 22 , all of whose functions have already been dealt with.

Beispielhaft folgt also die Datenübertragung folgendem Ablauf: Der Microcontroller 13 sendet eine NRZ-Datenfolge über die SPI-Schnittstelle 131 ab. Die Codiereinheit 11 wandelt diese in ein sogenanntes Tri-State-Signal (TXA, TXB) um. Daraus erzeugen die CAN-Bus-Transceiver/Treiber 12 dann die entsprechenden Buszustände. Die Bustransceiver 12 der weiteren kombinierten Ausgabe- und Empfangseinheit 4 empfängt das Signal und wandelt es entsprechend in die Signale RXA und RXB um. Eine Decodiereinheit 21 des Empfängers erzeugt daraus das Arbeitssignal DATA, das im übrigen gleich dem Eingangssignal DATA sein sollte, sowie den Arbeitstakt Strobe, welche über die SPI-Schnittstelle 231 dem Microcontroller 23 zugeführt werden. For example, the data transmission follows the following sequence: The microcontroller 13 sends an NRZ data sequence via the SPI interface 131 . The coding unit 11 converts this into a so-called tri-state signal (TXA, TXB). The CAN bus transceivers / drivers 12 then use these to generate the corresponding bus states. The bus transceiver 12 of the further combined output and reception unit 4 receives the signal and converts it accordingly into the signals RXA and RXB. A decoding unit 21 of the receiver generates the working signal DATA, which should otherwise be the same as the input signal DATA, and the working clock strobe, which are fed to the microcontroller 23 via the SPI interface 231 .

Die Decodiereinheit 21 wird von dem Controller 23 getaktet. Der Takt muss mehr als doppelt so groß sein wie die Datenrate. Die Taktrate hat nach oben keine Begrenzung. The decoding unit 21 is clocked by the controller 23 . The clock must be more than twice the data rate. The clock rate has no upper limit.

Codier- wie auch Decodiereinheit 11 bzw. 21 können als Hardware implementiert werden oder aber auch als Software in einem Microcontroller. Coding and decoding units 11 and 21 can be implemented as hardware or as software in a microcontroller.

Der oben beschriebene Ablauf kann auch durch eine Statemachine realisiert werden, welche der Zustandstabelle nach Fig. 9 folgt. Dabei ist TX das Eingangssignal der Codiereinheit 11 und entspricht damit dem Eingangssignal DATA. Die Signale TXA und TXB entsprechen in der Tabelle den Größen Q2 bzw. Q1. The sequence described above can also be implemented by a state machine which follows the status table according to FIG. 9. Here, TX is the input signal of the coding unit 11 and thus corresponds to the input signal DATA. The signals TXA and TXB correspond to the sizes Q2 and Q1 in the table.

Aus dieser Zustandstabelle nach Fig. 9 können folgende Ausgangsgleichungen gewonnen werden.

TxA = (NOT)Tx + Q1.(NOT)Q2;

TxB = Tx + (NOT)Q1.Q2;

The following output equations can be obtained from this state table according to FIG. 9.

TxA = (NOT) Tx + Q1. (NOT) Q2;

TxB = Tx + (NOT) Q1.Q2;

Eine Umsetzung dieser Gleichungen in eine Logikschaltung zeigt Fig. 8. A conversion of these equations into a logic circuit is shown in FIG. 8.

Je nach Anzahl der nacheinander zu übertragenden Bits und des Datums kann es dazu kommen, dass die Codiereinheit 11 nicht bei einem NULL-Zeichen, sondern bei einem LOW-Zeichen oder einem HIGH-Zeichen endet. Bei einem Mehrfachzugriff auf das Busmedium muss der Endbuszustand jedoch der Idlezustand Null sein. Es gibt mehrere Möglichkeiten um dies sicherzustellen: Zum einen kann dieser Endbuszustand durch eine logische Bedingung erreicht werden: Wenn die Anzahl der gleichnamigen zuletzt gezählten Bits ungerade ist, wird ein gleichnamiges Pseudobit angehängt, durch welches die Codiereinheit wieder in den Null-Zustand zurückkehrt. Diese Funktion kann entweder im Microcontroller oder in der Codiereinheit durchgeführt werden. Depending on the number of bits to be transmitted in succession and the date, it may happen that the coding unit 11 does not end with a ZERO character but with a LOW character or a HIGH character. In the case of multiple access to the bus medium, the end bus state must be the idle state zero. There are several ways to ensure this: On the one hand, this end bus state can be achieved by a logical condition: If the number of bits of the same name last count is odd, a pseudo bit of the same name is appended, which causes the coding unit to return to the zero state. This function can be carried out either in the microcontroller or in the coding unit.

Alternativ kann eine Zeitbedingung eingeführt werden: Die Codiereinheit stellt den NULL-Zustand ein, wenn nach einer bestimmten Zeit keine Zustandsänderung aufgetreten ist. Alternatively, a time condition can be introduced: The Coding unit sets the NULL state if after a no change of state occurred for a certain time.

Die Decodierung in der Decodiereinheit kann bei langsamen Übertragungsgeschwindigkeiten im Bereich bis zu 10 Kilobit pro Sekunde per Software geschehen. Für höhere Übertragungsraten muss die Decodiereinheit in Hardware realisiert werden. The decoding in the decoding unit can be slow Transmission speeds in the range up to 10 kilobits per Second done by software. For higher transfer rates the decoding unit must be implemented in hardware.

Eine Zustandstabelle der Decodiereinheit ist in Fig. 11 gezeigt. A state table of the decoding unit is shown in Fig. 11.

Aus der Zustandstabelle resultiert folgende Ausgangsgleichung:

D = (NOT)Q2.(NOT)RxA.RxB + (NOT)RxA.RxB + (NOT)Q1. Q2.RxA.RxB + D.Q1.Q2.RxA.RxB;
The following output equation results from the status table:

D = (NOT) Q2. (NOT) RxA.RxB + (NOT) RxA.RxB + (NOT) Q1. Q2.RxA.RxB + D.Q1.Q2.RxA.RxB;

Die zugehörige Schaltung ist in Fig. 10 gezeigt. The associated circuit is shown in Fig. 10.

Claims

1. Unit for outputting a signal on a transmission channel in a motor vehicle,
with a coding unit ( 11 ) for converting an input signal (DATA) into the signal to be output (CHAN) using a coding rule,
in which the coding specification for the signal to be output provides for a character set of at least n + 1 characters if the character set for the input signal has n characters,
in which the coding regulation for a signal unit of the input signal (DATA) occupied by a character provides a signal unit of the same duration (T) in the signal to be output (CHAN), and
in which the coding specification for two successive signal units in the signal to be output (CHAN) provides different characters.

2. Unit according to claim 1, where each character is represented by a discrete, electrical Signal state is represented.

3. Unit according to claim 1 or claim 2, where the character set for the input signal (DATA) two has different characters and the character set for the signal to be output (CHAN) three characters.

4. Unit according to claim 3, in which the coding rule is designed such
that a low character in the input signal (DATA) is generally encoded in a low character or a high character in the output signal (CHAN),
that a high character in the input signal (DATA) is always coded into a high character or a low character in the output signal (CHAN),
that a low character following a low character in the input signal (DATA) is encoded into a zero character in the output signal (CHAN), unless the preceding character in the output signal (CHAN) was already a zero character,
that a high character following a high character in the input signal (DATA) is coded into a zero character in the output signal (CHAN), unless the preceding character in the output signal (CHAN) was already a zero character, and
that coding is carried out in accordance with the basic coding if the preceding character in the output signal (CHAN) was a zero character.

5. Unit according to one of the preceding claims, with two of the coding unit ( 11 ) downstream driver modules ( 12 ) for connecting the unit ( 1 ) to the transmission channel ( 3 ), which are connected anti-parallel to each other.

6. unit for receiving a signal from a transmission channel in a motor vehicle,
with a decoding unit ( 21 ) for converting the received signal (CHAN) into a working signal (DATA) based on a decoding rule,
in which the decoding rule for the working signal (DATA) provides for a character set of n characters if the character set for the received signal (CHAN) has more than n characters,
in which the decoding regulation for a signal unit occupied by a character of the received signal provides a signal unit with the same duration (T) in the working signal (DATA), and
with a unit for deriving a clock signal (STROBE) from the received signal (CHAN).

7. Unit according to claim 6, where each character is represented by a discrete, electrical Signal state is represented.

8. Unit according to claim 6 or claim 7, where the character set for the working signal (DATA) two has different characters and the character set for the received signal (CHAN) three characters.

9. Unit according to claim 8, in which the decoding rule is designed in such a way
that a low sign in the received signal (CHAN) is basically decoded into a low sign or a high sign in the working signal (DATA),
that a high sign in the received signal (CHAN) is basically decoded into a high sign or a low sign in the working signal (DATA),
that the character in the working signal, which is derived from a zero character in the received signal (CHAN), is identical to the previous character of the working signal (DATA).

10. Unit according to one of claims 6 to 9, with two driver modules ( 22 ) connected upstream of the decoding unit ( 21 ) for connecting the unit ( 2 ) to the transmission channel ( 3 ), which are connected in anti-parallel with one another.

11. Arrangement for data transmission in a motor vehicle via a transmission channel,
with a unit ( 1 ) for outputting a signal on the transmission channel ( 3 ),
with a coding unit ( 11 ) for converting an input signal (DATA) into the signal to be output (CHAN) using a coding rule,
in which the coding specification for the signal to be output (CHAN) provides for a character set of at least n + 1 characters if the character set for the input signal (DATA) contains n characters,
in which the coding regulation for a signal unit of the input signal (DATA) occupied by a character provides a signal unit with the same duration (T) in the signal to be output (CHAN),
in which the coding specification for two successive signal units in the signal to be output (CHAN) provides different characters,
with a unit ( 2 ) for receiving a signal (CHAN) transmitted via the channel ( 3 ),
with a decoding unit ( 21 ) for converting the received signal (CHAN) into a working signal (DATA) based on a decoding rule, and
with a unit for deriving a clock signal (STROBE) from the received signal (CHAN).

12. Method for data transmission in a motor vehicle,
in which an input signal (DATA) is coded into a signal to be transmitted (CHAN) according to the following requirements:
a signal unit of the input signal (DATA) occupied by a character corresponds to a signal unit with the same duration (T) in the signal to be transmitted (CHAN);
Characters of the input signal (DATA) from a character set of n characters are transcoded into characters of the signal to be transmitted (CHAN) from a character set of at least n + 1 characters;
two successive signal units in the signal to be transmitted (CHAN) always have different characters;
in which a signal (CHAN) thus formed is transmitted to a receiving unit ( 2 ).

13. The method according to claim 12, wherein in the receiving unit ( 2 ) a clock signal is derived from the transmitted signal (CHAN).

14. The method according to claim 12 or claim 13, where each character is represented by a discrete, electrical Signal state is represented.

15. The method according to any one of claims 12 to 14, where the character set for the input signal (DATA) two includes different characters, and the character set for the signal to be transmitted (CHAN) three characters.

16. The method according to claim 15,
in which a low sign in the input signal (DATA) is generally encoded in a low sign or a high sign in the output signal (CHAN),
in which a high sign in the input signal (DATA) is generally coded into a high sign or a low sign in the output signal (CHAN),
in which a low character following a low character in the input signal (DATA) is coded into a zero character in the output signal (CHAN), unless the preceding character in the output signal (CHAN) was already a zero character,
in which a high character following a high character in the input signal (DATA) is coded into a zero character in the output signal (CHAN), unless the preceding character in the output signal (CHAN) was already a zero character, and
which is coded according to the basic coding if the preceding character in the output signal (CHAN) was a zero character.