DE102019111160A1

DE102019111160A1 - Protocol converter circuit, sensor device with protocol converter circuit and method for protocol conversion

Info

Publication number: DE102019111160A1
Application number: DE102019111160.9A
Authority: DE
Inventors: Lukas Wald; Ian Blaeser; Michael Herold
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-11-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Protokollwandlerschaltung zur Umwandlung eines Sensorsignals gemäß einem ersten Protokoll in ein Steuersignal gemäß einem zweiten Protokoll, wobei die Protokollwandlerschaltung eine Empfangsschaltung mit einem Signaleingang für Sensorsignale gemäß dem ersten Protokoll und eine Sendeschaltung mit einem Signalausgang zum Senden von Steuersignalen gemäß dem zweiten Protokoll sowie einen mit der Empfangsschaltung und mit der Sendeschaltung verbundenen Mikrocontroller aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Sensorvorrichtung mit einem Sensor und einer erfindungsgemäßen Protokollwandlerschaltung sowie ein entsprechendes Verfahren zur Protokollwandlung.The invention relates to a protocol converter circuit for converting a sensor signal according to a first protocol into a control signal according to a second protocol, the protocol converter circuit having a receiving circuit with a signal input for sensor signals according to the first protocol and a transmission circuit with a signal output for sending control signals according to the second protocol as well has a microcontroller connected to the receiving circuit and to the transmitting circuit. The invention also relates to a sensor device with a sensor and a protocol converter circuit according to the invention and a corresponding method for protocol conversion.

Description

Die Erfindung betrifft eine Protokollwandlerschaltung zur Umwandlung eines Sensorsignals gemäß einem ersten Protokoll in ein Steuersignal gemäß einem zweiten Protokoll, wobei die Protokollwandlerschaltung eine Empfangsschaltung mit einem Signaleingang für Sensorsignale gemäß dem ersten Protokoll und eine Sendeschaltung mit einem Signalausgang zum Senden von Steuersignalen gemäß dem zweiten Protokoll sowie einen mit der Empfangsschaltung und mit der Sendeschaltung verbundenen Mikrocontroller aufweist.The invention relates to a protocol converter circuit for converting a sensor signal according to a first protocol into a control signal according to a second protocol, the protocol converter circuit having a receiving circuit with a signal input for sensor signals according to the first protocol and a transmission circuit with a signal output for sending control signals according to the second protocol as well has a microcontroller connected to the receiving circuit and to the transmitting circuit.

Moderne Fahrzeuge weisen periphere Sensoren auf, die Informationen über den Bewegungszustand des Fahrzeugs oder Teile des Fahrzeugs bereitstellen, um Aktuatoren anzusteuern. In Kraftfahrzeugen werden vermehrt Hinterachslenkungen verbaut. Steuersystem für derartige Hinterachslenkungen weisen Aktuatoren auf, die den Lenkwinkel der Hinterachse abhängig vom Fahrzustand einstellen. Die Aktuatoren sind mit einer elektrischen Kontrolleinheit (electrical control unit, ECU) verbunden und werden über diese angesteuert. Der Fahrzustand wird mittels peripherer Sensoren, beispielsweise mittels Linearwegsensoren, ermittelt. Die Sensordatenübertragung erfolgt an die ECU mittels eines durch den Sensor definierten Protokolls. Unterschiedliche Sensoren übermitteln Daten nach unterschiedlichen Protokollen. Auch weisen die ECUs verschiedener Hersteller Signaleingänge für Signale verschiedener Protokolle auf. Üblicherweise werden die ECU sowie die in dem Kraftfahrzeug verbauten Sensoren derart ausgewählt, dass sie zueinander kompatible Schnittstellen aufweisen. Allerdings kann es erforderlich sein, Sensoren und eine ECU zu verwenden, die nicht kompatibel sind, beispielsweise in solchen Fällen, in denen aufgrund eines bereits festgelegten Designs eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise aus Kosten- oder Zeitgründen keine Änderungen mehr vorgenommen werden können oder sollen.Modern vehicles have peripheral sensors that provide information about the state of motion of the vehicle or parts of the vehicle in order to control actuators. Rear-axle steering systems are increasingly being installed in motor vehicles. Control systems for rear axle steering systems of this type have actuators that set the steering angle of the rear axle as a function of the driving situation. The actuators are connected to an electrical control unit (ECU) and are controlled by this. The driving condition is determined by means of peripheral sensors, for example by means of linear travel sensors. The sensor data is transmitted to the ECU using a protocol defined by the sensor. Different sensors transmit data according to different protocols. The ECUs from different manufacturers also have signal inputs for signals from different protocols. The ECU and the sensors built into the motor vehicle are usually selected in such a way that they have interfaces that are compatible with one another. However, it may be necessary to use sensors and an ECU that are not compatible, for example in those cases in which changes can or should no longer be made due to an already defined design of a motor vehicle, for example for reasons of cost or time.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Protokollwandlerschaltung, eine Sensorvorrichtung und ein Verfahren zur Protokollumwandlung zur Verfügung zu stellen, welche die universelle Verbindung eines Sensors, insbesondere eines Linearwegsensors, mit einer elektrischen Kontrolleinheit eines Fahrzeugs ermöglicht.Against this background, it is the object of the present invention to provide a protocol converter circuit, a sensor device and a method for protocol conversion which enables the universal connection of a sensor, in particular a linear displacement sensor, to an electrical control unit of a vehicle.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Protokollwandlerschaltung zur Umwandlung eines Sensorsignals gemäß einem ersten Protokoll in ein Steuersignal gemäß einem zweiten Protokoll, wobei die Protokollwandlerschaltung eine Empfangsschaltung mit einem Signaleingang für Sensorsignale gemäß dem ersten Protokoll und eine Sendeschaltung mit einem Signalausgang zum Senden von Steuersignalen gemäß dem zweiten Protokoll sowie einen mit der Empfangsschaltung und mit der Sendeschaltung verbundenen Mikrocontroller aufweist, wobei ein Ausgang der Empfangsschaltung mit mindestens einem Timer des Mikrocontrollers verbunden ist und ein Ausgang des Mikrocontrollers mit einem Eingang der Sendeschaltung verbunden ist.The object is achieved by a protocol converter circuit for converting a sensor signal according to a first protocol into a control signal according to a second protocol, the protocol converter circuit having a receiving circuit with a signal input for sensor signals according to the first protocol and a transmission circuit with a signal output for sending control signals according to the second Protocol and a microcontroller connected to the receiving circuit and the transmitting circuit, an output of the receiving circuit being connected to at least one timer of the microcontroller and an output of the microcontroller being connected to an input of the transmitting circuit.

Hierdurch wird vorteilhaft eine universelle Protokollwandlerschaltung zum Umwandeln von Sensorsignalen gemäß einem ersten Protokoll in Steuersignale gemäß einem zweiten Protokoll zur Verfügung gestellt. Insbesondere ermöglicht der Mikrocontroller mit Timer ein Decodieren und Encodieren. Die erfindungsgemäße Protokollwandlerschaltung erlaubt insbesondere die Umwandlung von Sensorsignalen gemäß einem ersten Sensorprotokoll in Steuersignale gemäß einem zweiten Protokoll, insbesondere einer elektrischen Kontrolleinheit eines Fahrzeugs. Hierdurch wird die Übermittlung von Sensordaten an eine elektrische Kontrolleinheit, beispielsweise zum Ansteuern eines Aktuators einer Hinterachslenkung, ermöglicht.This advantageously provides a universal protocol converter circuit for converting sensor signals according to a first protocol into control signals according to a second protocol. In particular, the microcontroller with timer enables decoding and encoding. The protocol converter circuit according to the invention allows, in particular, the conversion of sensor signals according to a first sensor protocol into control signals according to a second protocol, in particular an electrical control unit of a vehicle. This enables the transmission of sensor data to an electrical control unit, for example to control an actuator of a rear axle steering.

Der mindestens eine Timer des Mikrocontrollers weist bevorzugt mindestens eine Capture/Compare-Einheit, insbesondere ein erstes und ein zweites Timer/Counter Control Register (TCCRA, TCCRB), ein Input Capture Register (ICR) und ein Output Compare Register (OCR) auf.The at least one timer of the microcontroller preferably has at least one capture / compare unit, in particular a first and a second timer / counter control register (TCCRA, TCCRB), an input capture register (ICR) and an output compare register (OCR).

Besonders bevorzugt weist der Mikrocontroller mindestens ein Ausgabe-Register auf.The microcontroller particularly preferably has at least one output register.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Mikrocontroller eine Vielzahl an Timern auf, die mit dem Ausgang der Empfangsschaltung verbunden sind. Hierdurch wird ein paralleles Decodieren/Encodieren von Signalen ermöglicht.In a preferred embodiment, the microcontroller has a multiplicity of timers which are connected to the output of the receiving circuit. This enables parallel decoding / encoding of signals.

Das erste Protokoll ist bevorzugt von dem zweiten Protokoll verschieden. Beispielsweise unterscheidet sich das erste von dem zweiten Protokoll durch Frame, Bitkodierung und/oder die Anzahl und Art der Leiter zur Signalübertragung. Die Signalübertragung gemäß dem ersten Protokoll erfolgt beispielsweise mittels Spannungsanpassung, die Signalübertragung des zweiten Protokolls mittels Stromanpassung. Ein Frame eines Protokolls umfasst beispielsweise Startbits und Kontrollbits zur Fehlerprüfung wie CRC-Bits oder Paritätsbits.The first protocol is preferably different from the second protocol. For example, the first protocol differs from the second protocol in terms of frame, bit coding and / or the number and type of conductors for signal transmission. The signal transmission according to the first protocol takes place, for example, by means of voltage adjustment, the signal transmission of the second protocol by means of current adjustment. A frame of a protocol includes, for example, start bits and control bits for error checking such as CRC bits or parity bits.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Mikrocontroller mit der Sendeschaltung mittels eines Schaltelements verbunden, über welches eine Spannung über einem Messelement und/oder ein Strom in einem Messelement einstellbar ist. Bevorzugt ist die Spannung und/oder der Strom durch Takten des Schaltelements einstellbar. Besonders bevorzugt ist das Schaltelement mit einem ersten Widerstand parallel geschaltet ist und die den ersten Widerstand und das Schaltelement aufweisende Parallelschaltung mit einem zweiten Widerstand in Reihe geschaltet ist. Das Schaltelement ist bevorzugt ein Schließer. Bevorzugt hat die Sendeschaltung einen Masseanschluss zur Verbindung mit einer Fahrzeugmasse und weist einen Eingang für eine Versorgungsspannung einer elektrischen Kontrolleinheit auf. Durch Öffnen und Schließen des Schaltelements wird der Widerstand und damit die Stromstärke und/oder die Spannung in der Sendeschaltung verändert. Hiermit lassen sich definierte Signalpulse erzeugen, wobei die Länge der Signalpulse durch die Schließfrequenz des Schaltelements definiert ist.In a preferred embodiment, the microcontroller is connected to the transmission circuit by means of a switching element, via which a voltage across a measuring element and / or a current in a measuring element can be set. The voltage and / or the current can preferably be set by clocking the switching element. Particularly preferably, the switching element is connected in parallel with a first resistor and which is the first resistor and the parallel circuit having the switching element is connected in series with a second resistor. The switching element is preferably a normally open contact. The transmission circuit preferably has a ground connection for connection to a vehicle ground and has an input for a supply voltage of an electrical control unit. By opening and closing the switching element, the resistance and thus the current strength and / or the voltage in the transmission circuit are changed. This enables defined signal pulses to be generated, the length of the signal pulses being defined by the closing frequency of the switching element.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Protokollwandlerschaltung eine Strom- oder eine Spannungsquelle auf, die mit der Empfangsschaltung, der Sendeschaltung und dem Mikrocontroller verbunden ist, sowie einen Anschluss für eine Versorgungsspannung einer elektrischen Kontrolleinheit und einen Anschluss für eine Versorgungsspannung eines Sensors.In a preferred embodiment, the protocol converter circuit has a current or voltage source which is connected to the receiving circuit, the transmitting circuit and the microcontroller, as well as a connection for a supply voltage of an electrical control unit and a connection for a supply voltage of a sensor.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Empfangsschaltung einen Signaleingang für Sensorsignale gemäß dem SENT-Protokoll auf und der Signalausgang der Sendeschaltung eine Zweidrahtleitung, insbesondere zur Übermittlung von Signalen gemäß dem PAS3-, PAS4, oder PSI5-Protokoll, auf. Hier und im Folgenden bezeichnet SENT das single edge nibble transmission Protokoll, das in SAE J2716 spezifiziert ist. PAS3 und PAS4 bezeichnet die peripheral acceleration sensor 3 und 4 Protokolle. PSI5 bezeichnet das peripheral sensor interface 5 Protokoll. Die Protokollwandlerschaltung ist somit geeignet, Sensorsignale gemäß dem SENT-Protokoll in Signale gemäß dem PAS3-, PAS4- oder PSI5-Protokoll umzuwandeln. Insbesondere ermöglicht die Protokollwandlerschaltung so den Anschluss eines nach dem SENT-Protokoll übermittelnden Sensors an eine PAS3-, PAS4- oder PSI5-Schnittstelle einer elektrischen Kontrolleinheit.In a preferred embodiment, the receiving circuit has a signal input for sensor signals in accordance with the SENT protocol and the signal output of the transmitting circuit has a two-wire line, in particular for transmitting signals in accordance with the PAS3, PAS4, or PSI5 protocol. Here and in the following, SENT refers to the single edge nibble transmission protocol, which is specified in SAE J2716. PAS3 and PAS4 designate the peripheral acceleration sensor 3 and 4 protocols. PSI5 refers to the peripheral sensor interface 5 protocol. The protocol converter circuit is thus suitable for converting sensor signals according to the SENT protocol into signals according to the PAS3, PAS4 or PSI5 protocol. In particular, the protocol converter circuit enables a sensor transmitting according to the SENT protocol to be connected to a PAS3, PAS4 or PSI5 interface of an electrical control unit.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Sensorvorrichtung mit einem Sensor, insbesondere mit einem Linearwegsensor eines Steuersystems einer Hinterachslenkung, und mit der oben beschriebenen Protokollwandlerschaltung. Bevorzugt ist der Sensor mit der Empfangsschaltung der Protokollwandlerschaltung verbunden. Besonders bevorzugt übermittelt der Sensor Sensorsignale gemäß einem ersten Protokoll, die mittels der Protokollwandlerschaltung in Steuersignale gemäß einem zweiten Protokoll umgewandelt werden. Bevorzugt ist der Signalausgang der Sendeschaltung mit einer elektrischen Kontrolleinheit verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor ein Linearwegsensor, insbesondere eines Steuersystems einer Hinterachslenkung, und das erste Protokoll ein SENT-Protokoll. Das zweite Protokoll ist bevorzugt ein PAS3-, PAS4- oder PSI5-Protokoll. Die Steuersignale sind bevorzugt Steuersignale zum Ansteuern eines Aktuators eines Steuersystems einer Hinterachslenkung. Der Aktuator wird bevorzugt über die elektrische Kontrolleinheit gesteuert.Another object of the present invention is a sensor device with a sensor, in particular with a linear travel sensor of a control system of a rear axle steering, and with the protocol converter circuit described above. The sensor is preferably connected to the receiving circuit of the protocol converter circuit. The sensor particularly preferably transmits sensor signals in accordance with a first protocol, which are converted into control signals in accordance with a second protocol by means of the protocol converter circuit. The signal output of the transmission circuit is preferably connected to an electrical control unit. In a preferred embodiment, the sensor is a linear travel sensor, in particular a control system of a rear axle steering, and the first protocol is a SENT protocol. The second protocol is preferably a PAS3, PAS4 or PSI5 protocol. The control signals are preferably control signals for controlling an actuator of a control system of a rear axle steering. The actuator is preferably controlled via the electrical control unit.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Umwandlung eines Sensorsignals gemäß einem ersten Protokoll in ein Steuersignal eines zweiten Protokolls, wobei in einem Sendeschritt ein Sensorsignal gemäß einem ersten Protokoll von einem Sensor, insbesondere einem Linearwegsensor eines Aktuators einer Hinterachslenkung, zur Verfügung gestellt wird; in einem Übermittlungsschritt das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll mit einer Empfangsschaltung an mindestens eine Timer-Schnittstelle eines Mikrocontrollers übermittelt wird; in einem Einleseschritt das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll über die mindestens eine Timer-Schnittstelle von dem Mikrocontroller eingelesen wird; in einem Decodierschritt das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll von einer Capture/Compare-Einheit des Mikrocontrollers decodiert und als Inhalt gespeichert wird; in einem Unterbrechungsschritt eine Unterbrechungsroutine aufgerufen wird und beendet wird, wenn das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll vollständig decodiert ist; in einem Erzeugungsschritt ein Frame des zweiten Protokolls erzeugt und in einem Register des Mikrocontrollers gespeichert wird; in einem Registerschritt der im Decodierschritt gespeicherte Inhalt gemäß dem zweiten Protokoll im Mikrocontroller encodiert und in einem Ausgaberegister des Mikrocontrollers gespeichert wird; in einem Ausgabeschritt der codierte Inhalt mit dem im Erzeugungsschritt gespeicherten Frame gekapselt und als Signal gemäß dem zweiten Protokoll mittels einer Sendeschaltung ausgegeben wird.Another object of the present invention is a method for converting a sensor signal according to a first protocol into a control signal of a second protocol, a sensor signal according to a first protocol being provided by a sensor, in particular a linear travel sensor of an actuator of a rear axle steering, in a transmission step ; in a transmission step, the sensor signal is transmitted according to the first protocol with a receiving circuit to at least one timer interface of a microcontroller; in a reading step, the sensor signal is read in according to the first protocol via the at least one timer interface from the microcontroller; in a decoding step, the sensor signal is decoded according to the first protocol by a capture / compare unit of the microcontroller and stored as content; an interruption routine is called in an interruption step and is terminated when the sensor signal is completely decoded according to the first protocol; in a generation step, a frame of the second protocol is generated and stored in a register of the microcontroller; in a register step the content stored in the decoding step is encoded in accordance with the second protocol in the microcontroller and stored in an output register of the microcontroller; in an output step, the encoded content is encapsulated with the frame stored in the generation step and output as a signal in accordance with the second protocol by means of a transmission circuit.

Hiermit wird ein universelles Verfahren zur Umwandlung von Sensorsignalen gemäß dem ersten Protokoll in Steuersignale gemäß dem zweiten Protokoll zur Verfügung gestellt. Decodierung und Encodierung erfolgen im Mikrocontroller, insbesondere mittels mindestens eines Timers des Mikrocontrollers.This provides a universal method for converting sensor signals according to the first protocol into control signals according to the second protocol. Decoding and encoding take place in the microcontroller, in particular by means of at least one timer of the microcontroller.

Bevorzugt wird im Decodierschritt das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll zeitbasiert oder pegelbasiert decodiert.In the decoding step, the sensor signal is preferably decoded in accordance with the first protocol on a time-based or level-based basis.

Bevorzugt wird das Signal gemäß dem zweiten Protokoll an eine elektrische Kontrolleinheit eines Fahrzeugs ausgegeben.The signal is preferably output to an electrical control unit of a vehicle in accordance with the second protocol.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Protokoll ein SENT-Protokoll und das zweite Protokoll ein PAS3-, PAS4- oder PSI5-Protokoll.In a preferred embodiment, the first protocol is a SENT protocol and the second protocol is a PAS3, PAS4 or PSI5 protocol.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Sensorvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Ausführungsbeispiel einer Protokollwandlerschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ein Ausführungsbeispiel einer Sendeschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Further details and advantages of the invention will be explained below with reference to the exemplary embodiment shown in the drawings. Herein shows:

1 an embodiment of a sensor device according to a preferred embodiment of the present invention;
2 an embodiment of a protocol converter circuit according to a preferred embodiment of the present invention;
3 an embodiment of a transmission circuit according to a preferred embodiment of the present invention;
4th an embodiment of a method according to a preferred embodiment of the present invention.

In 1 ist schematisch eine Sensorvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Sensorvorrichtung 1 weist einen Sensor 2 und eine Protokollwandlerschaltung 3 auf. Der Sensor 2 ist beispielsweise ein Linearwegsensor eines Steuersystems einer Hinterachslenkung eines Fahrzeugs.In 1 is schematically a sensor device 1 shown according to an embodiment of the present invention. The sensor device 1 has a sensor 2 and a protocol converter circuit 3 on. The sensor 2 is for example a linear travel sensor of a control system of a rear axle steering of a vehicle.

Der Sensor 2 weist einen Signalausgang zur Übermittlung von Sensorsignalen gemäß einem ersten Protokoll auf. Das erste Protokoll ist beispielsweise ein SENT-Protokoll. Ein Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll weist bevorzugt einen Synchronisationspuls, einen Puls zur Übermittlung von Status- und Kommunikationsinformationen, eine Vielzahl von Datenpulsen, einen Kontrollpuls und optional einen Pausenpuls auf. Die Übermittlung gemäß dem ersten Protokoll erfolgt unidirektional und über eine Signalleitung 8. Die Übermittlung erfolgt bevorzugt asynchron. Der Sensor 2 weist außerdem einen weiteren Leiter GND zur Verbindung mit der Fahrzeugmasse und einen Leiter 5' für eine Versorgungsspannung auf. Ferner weist der Sensor 2 eine Spannungsschnittstelle mit den drei Leitern für Versorgungsspannung, Signalspannung und Fahrzeugmasse 5', 8, GND auf. Die Versorgungsspannung beträgt bevorzugt 5 V. Der Low-Pegel der Signalspannung ist bevorzugt kleiner als 0,5 V, der High-Pegel ist bevorzugt größer als 4,1 V. Der Sensor 2 ist über die drei Leiter für Versorgungsspannung, Signalspannung und Fahrzeugmasse 5', 8, GND mit der 3 verbunden.The sensor 2 has a signal output for the transmission of sensor signals according to a first protocol. The first protocol is, for example, a SENT protocol. A sensor signal according to the first protocol preferably has a synchronization pulse, a pulse for transmitting status and communication information, a large number of data pulses, a control pulse and optionally a pause pulse. The transmission according to the first protocol takes place unidirectionally and via a signal line 8th . The transmission is preferably carried out asynchronously. The sensor 2 also has another head GND for connection to the vehicle ground and a conductor 5 ' for a supply voltage. Furthermore, the sensor 2 a voltage interface with the three conductors for supply voltage, signal voltage and vehicle ground 5 ' , 8th , GND on. The supply voltage is preferably 5 V. The low level of the signal voltage is preferably less than 0.5 V, the high level is preferably greater than 4.1 V. The sensor 2 is via the three conductors for supply voltage, signal voltage and vehicle ground 5 ' , 8th , GND connected to the 3.

Die Protokollwandlerschaltung 3 weist eine Empfangsschaltung mit einem Signaleingang für Sensorsignale gemäß dem ersten Protokoll auf. Dieser Signaleingang umfasst eine Spannungsschnittstelle mit Eingängen für die drei Leiter für Versorgungsspannung 5', Signalspannung 8 und Fahrzeugmasse GND auf.The protocol converter circuit 3 has a receiving circuit with a signal input for sensor signals according to the first protocol. This signal input includes a voltage interface with inputs for the three conductors for supply voltage 5 ' , Signal voltage 8th and vehicle mass GND on.

Die Protokollwandlerschaltung 3 ist über einen Signalausgang einer Sendeschaltung der Protokollwandlerschaltung 3 mit einer elektrischen Kontrolleinheit 4 verbunden. Der Signalausgang der Sendeschaltung umfasst eine Stromschnittstelle mit zwei Leitern für Signalspannung 9 und Fahrzeugmasse GND. Die Protokollwandlerschaltung 3 ist ferner über einen Leiter für die Versorgungsspannung 5 mit der elektrischen Kontrolleinheit 4 verbunden. An der Protokollwandlerschaltung 3 kann ein weiterer Anschluss 7 für eine externe Versorgungsspannung sowie ein externer Masseanschluss 6 vorgesehen sein.The protocol converter circuit 3 is via a signal output of a transmission circuit of the protocol converter circuit 3 with an electrical control unit 4th connected. The signal output of the transmission circuit comprises a current interface with two conductors for signal voltage 9 and vehicle mass GND . The protocol converter circuit 3 is also via a conductor for the supply voltage 5 with the electrical control unit 4th connected. At the protocol converter circuit 3 can be another connection 7th for an external supply voltage and an external ground connection 6th be provided.

Mittels der Protokollwandlerschaltung 3 wird das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll in ein Steuersignal gemäß dem zweiten Protokoll umgewandelt. Bevorzugt ist das zweite Protokoll ein PAS3-, PAS4- oder PSI5-Protokoll. Bevorzugt weist das Steuersignal gemäß dem zweiten Protokoll zwei Startbits, eine Vielzahl von Datenbits und ein oder mehrere Kontrollbits, beispielsweise ein Paritätsbit oder drei Bits zur zyklischen Redundanzprüfung, CRC-Bits, auf. Die Bits sind beispielsweise Manchester-codiert. Das Steuersignal ist beispielsweise ein Steuersignal zur Ansteuerung eines Aktuators eines Steuersystems einer Hinterachslenkung eines Fahrzeugs.Using the protocol converter circuit 3 the sensor signal is converted according to the first protocol into a control signal according to the second protocol. The second protocol is preferably a PAS3, PAS4 or PSI5 protocol. According to the second protocol, the control signal preferably has two start bits, a large number of data bits and one or more control bits, for example a parity bit or three bits for the cyclical redundancy check, CRC bits. The bits are Manchester-coded, for example. The control signal is, for example, a control signal for controlling an actuator of a control system of a rear axle steering of a vehicle.

Die Sensorvorrichtung 1 vereint die Sensorik des Sensors 2 mit dem für die Verbindung mit der elektrischen Kontrolleinheit 4 notwendigen zweiten Protokoll. Es wird somit eine Sensorvorrichtung 1 zur Verfügung gestellt, die die Messung von Daten mit dem Sensor 2 und die Übermittlung der Messdaten mit einem sensorfremden zweiten Protokoll ermöglicht. Durch die Anordnung des Sensors 2 und der Protokollwandlerschaltung 3 in einer Vorrichtung werden Einbau und Handhabung vereinfacht und die universelle Verwendbarkeit des Sensors ermöglicht.The sensor device 1 combines the sensor technology 2 with the one for connection to the electrical control unit 4th necessary second protocol. It thus becomes a sensor device 1 provided the measurement of data with the sensor 2 and enables the transmission of the measurement data with a second protocol that is not connected to the sensor. Due to the arrangement of the sensor 2 and the protocol converter circuit 3 Installation and handling are simplified in one device and the sensor can be used universally.

In 2 ist schematisch eine Protokollwandlerschaltung 3 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Protokollwandlerschaltung 3 weist eine Empfangsschaltung 11 (receiver circuit), eine Sendeschaltung 12 (transmitter circuit) und einen zwischen Empfangsschaltung 11 und Sendeschaltung 12 angeordneten Mikrocontroller 13 auf. Die Protokollwandlerschaltung 3 weist ferner eine Strom- oder eine Spannungsquelle 10 zur Stromversorgung auf.In 2 is schematically a protocol converter circuit 3 illustrated in accordance with a preferred embodiment of the present invention. The protocol converter circuit 3 has a receiving circuit 11 (receiver circuit), a transmission circuit 12th (transmitter circuit) and one between receiving circuit 11 and transmission circuit 12th arranged microcontroller 13 on. The protocol converter circuit 3 also has a current or voltage source 10 for power supply.

Die Empfangsschaltung 11 hat einen Signaleingang für Sensorsignale gemäß einem ersten Protokoll, beispielsweise gemäß dem SENT-Protokoll. Der Signaleingang umfasst eine Signalleitung 8 zur Übermittlung von Signalen gemäß dem ersten Protokoll. Ein Ausgang der Empfangsschaltung 11 ist mit einer Timer-Schnittstelle eines Timers 14 des Mikrocontrollers 13 verbunden. Die Sensorsignale werden über die Signalleitung 8 an die Empfangsschaltung 11 und von dieser an den Timer 14 des Mikrocontrollers 13 übermittelt.The receiving circuit 11 has a signal input for sensor signals according to a first protocol, for example according to the SENT protocol. The signal input comprises a signal line 8th for the transmission of signals according to the first protocol. An output of the receiving circuit 11 is with a timer interface of a timer 14th of the microcontroller 13 connected. The sensor signals are transmitted via the signal line 8th to the receiving circuit 11 and from this to the timer 14th of the microcontroller 13 transmitted.

Der Timer 14 decodiert die übermittelten Sensorsignale. Der Timer 14 ist beispielsweise mit einer Capture/Compare-Einheit, besonders bevorzugt ein erstes und ein zweites Timer/Counter Control Register (TCCRA, TCCRB), ein Input Capture Register (ICR) und ein Output Compare Register (OCR), ausgestattet.The timer 14th decodes the transmitted sensor signals. The timer 14th is for example equipped with a capture / compare unit, particularly preferably a first and a second timer / counter control register (TCCRA, TCCRB), an input capture register (ICR) and an output compare register (OCR).

Der Mikrocontroller 13 encodiert die decodierten Sensorsignale gemäß dem zweiten Protokoll. Die Ausgabe der Signale gemäß dem zweiten Protokoll, beispielsweise PAS3, PAS4 oder PSI5, erfolgt über einen Ausgang 15 des Mikrocontrollers 13. Der Ausgang 15 ist beispielsweise ein Eingabe-Ausgabe-Port des Mikrocontrollers 13. Der Mikrocontroller 13 ist an die Strom- oder Spannungsquelle 10 angeschlossen. Der Ausgang 15 weist bevorzugt ein Ausgaberegister auf.The microcontroller 13 encodes the decoded sensor signals according to the second protocol. The signals according to the second protocol, for example PAS3, PAS4 or PSI5, are output via an output 15th of the microcontroller 13 . The exit 15th is for example an input-output port of the microcontroller 13 . The microcontroller 13 is connected to the current or voltage source 10 connected. The exit 15th preferably has an output register.

Der Ausgang 15 des Mikrocontrollers 13 ist mit einem Eingang der Sendeschaltung 12 verbunden. Die Sendeschaltung 12 weist eine Signalleitung 9 zur Übermittlung eines Steuersignals gemäß dem zweiten Protokoll auf. Sie ist ferner mit einem Leiter 5 zur Aufnahme der Versorgungsspannung und einem Leiter GND zur Fahrzeugmasse verbunden. Die Sendeschaltung 12 wird über die Strom- oder Spannungsquelle 10 versorgt.The exit 15th of the microcontroller 13 is with one input of the transmission circuit 12th connected. The transmission circuit 12th has a signal line 9 for transmitting a control signal according to the second protocol. She is also with a ladder 5 for receiving the supply voltage and a conductor GND connected to the vehicle ground. The transmission circuit 12th is via the current or voltage source 10 provided.

Die Strom- oder Spannungsquelle 10 weist einen Eingang und einen Ausgang für die Versorgungsspannung auf. Leiter 5, 5' verbinden die elektrische Kontrolleinheit 4 bzw. den Sensor 2 über den Ein- bzw. Ausgang mit der Strom- oder Spannungsquelle 10.The current or voltage source 10 has an input and an output for the supply voltage. ladder 5 , 5 ' connect the electrical control unit 4th or the sensor 2 via the input or output with the current or voltage source 10 .

Die beschriebene Protokollwandlerschaltung 3 ermöglicht so die Umwandlung von Sensorsignalen gemäß einem ersten Protokoll in Steuersignale eines zweiten Protokolls. Somit wird die Übermittlung von Sensorsignalen des Sensors 2 an eine elektrischen Kontrolleinheit 4 ermöglicht, wobei die Sensorsignale Signale gemäß dem ersten Protokoll sind und die elektrische Kontrolleinheit 4 einen Eingang für Signale gemäß dem zweiten Protokoll hat.The protocol converter circuit described 3 thus enables the conversion of sensor signals according to a first protocol into control signals of a second protocol. Thus, the transmission of sensor signals from the sensor 2 to an electrical control unit 4th allows, the sensor signals are signals according to the first protocol and the electrical control unit 4th has an input for signals according to the second protocol.

In 3 ist schematisch eine Sendeschaltung 12 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Sendeschaltung 12 weist ein Schaltelement 16 auf, das mit einem ersten Widerstand R1 parallel geschaltet ist. Die Parallelschaltung von Schaltelement 16 und erstem Widerstand R1 ist mit einem zweiten Widerstand R2 in Reihe geschaltet. Das Schaltelement 16 ist beispielsweise ein Schließer. Das Schaltelement 16 wird über den Ausgang 15 des Mikrocontrollers 13 angesteuert. Beispielsweise wird das Schaltelement 16 durch einen Spannungs- oder Strompuls geschlossen und/oder geöffnet. Schaltelement 16 und erster Widerstand R1 liegen auf dem Potential der Fahrzeugmasse, d.h. sind mit der Fahrzeugmasse verbunden. Der zweite Widerstand R2 ist mit dem Signalausgang der Sendeschaltung 12 verbunden. Insbesondere ist der zweite Widerstand R2 mit der Signalleitung 9 zur Übermittlung eines Steuersignals gemäß dem zweiten Protokoll verbunden. Die Signalleitung 9 ist Teil eines Stromkreises mit Verbindung zur Fahrzeugmasse. Der Stromkreis mit Verbindung zur Fahrzeugmasse ist beispielsweise in der elektrischen Kontrolleinheit 4 angeordnet.In 3 is schematically a transmission circuit 12th illustrated in accordance with a preferred embodiment of the present invention. The transmission circuit 12th has a switching element 16 on that with an initial resistance R1 is connected in parallel. The parallel connection of switching element 16 and first resistance R1 is with a second resistor R2 connected in series. The switching element 16 is for example a normally open contact. The switching element 16 is about the exit 15th of the microcontroller 13 controlled. For example, the switching element 16 closed and / or opened by a voltage or current pulse. Switching element 16 and first resistance R1 are at the potential of the vehicle ground, ie are connected to the vehicle ground. The second resistance R2 is with the signal output of the transmitter circuit 12th connected. In particular, is the second resistor R2 with the signal line 9 connected to transmit a control signal according to the second protocol. The signal line 9 is part of a circuit with a connection to the vehicle ground. The circuit with connection to the vehicle ground is, for example, in the electrical control unit 4th arranged.

Durch Öffnen und Schließen des Schaltelements 16 lassen sich somit abhängig von einem vom Mikrocontroller 15 erzeugten Signal Signalpulse erzeugen. Diese können als Spannungspulse und/oder als Strompulse an dem Messelement Rshunt der elektrischen Kontrolleinheit 4 detektiert werden. Die Sendeschaltung 12 als Teil der Protokollwandlerschaltung 3 ermöglicht die Umwandlung von Sensorsignalen gemäß einem ersten Protokoll, beispielsweise SENT, in Steuersignale eines zweiten Protokolls, zum Beispiel PAS3, PAS4 oder PSI5. Hierdurch wird die Kommunikation zwischen einem nach dem ersten Protokoll übermittelnden Sensor 2 und einer nach dem zweiten Protokoll empfangenden elektrischen Kontrolleinheit 4 ermöglicht.By opening and closing the switching element 16 can thus be dependent on one of the microcontroller 15th generated signal generate signal pulses. These can be applied as voltage pulses and / or as current pulses to the measuring element Rshunt of the electrical control unit 4th can be detected. The transmission circuit 12th as part of the protocol converter circuit 3 enables the conversion of sensor signals according to a first protocol, for example SENT, into control signals of a second protocol, for example PAS3, PAS4 or PSI5. This enables the communication between a sensor transmitting according to the first protocol 2 and an electrical control unit receiving according to the second protocol 4th enables.

In 4 ist schematisch ein Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In einem Sendeschritt wird ein Sensorsignal gemäß eines ersten Protokolls von einem Sensor 2 zur Verfügung gestellt. Der Sensor 2 ist bevorzugt ein Linearwegsensor eines Steuerungssystems einer Hinterachslenkung eines Fahrzeugs. Das erste Protokoll ist beispielsweise ein SENT-Protokoll.In 4th a method according to a preferred embodiment of the present invention is shown schematically. In a transmission step, a sensor signal is sent from a sensor in accordance with a first protocol 2 made available. The sensor 2 is preferably a linear travel sensor of a control system of a rear axle steering of a vehicle. The first protocol is, for example, a SENT protocol.

Das Sensorsignal wird von dem Sensor 2 an eine Empfangsschaltung 11 eines Protokollwandlers 3 übermittelt. Die Empfangsschaltung 11 übermittelt das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll an mindestens eine Timer-Schnittstelle eines Timers 14 eines Mikrocontrollers 13 der Protokollwandlerschaltung 3.The sensor signal is from the sensor 2 to a receiving circuit 11 a protocol converter 3 transmitted. The receiving circuit 11 transmits the sensor signal according to the first protocol to at least one timer interface of a timer 14th a microcontroller 13 the protocol converter circuit 3 .

In einem Einleseschritt S1 wird das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll über die mindestens eine Timer-Schnittstelle mindestens eines Timers des Mikrocontrollers 13 eingelesen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Mikrocontroller 13 eine Vielzahl von Timern 14 auf, die jeweils über eine Timer-Schnittstelle verfügen. Dies ermöglicht ein paralleles Einlesen und Verarbeiten von Sensorsignalen.In one reading step S1 the sensor signal according to the first protocol via the at least one timer interface of at least one timer of the microcontroller 13 read in. In a preferred embodiment, the microcontroller 13 a variety of timers 14th each with a timer interface. This enables the parallel reading and processing of sensor signals.

Der Timer 14 verfügt über eine Capture/Compare-Einheit. In einem Decodierschritt S2 wird das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll von der Capture/Compare-Einheit decodiert. Der decodierte Inhalt wird im Decodierschritt S2 gespeichert. Bevorzugt wird das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll zeitbasiert decodiert. In einer alternativen Ausführungsform wird das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll pegelbasiert decodiert.The timer 14th has a capture / compare unit. In one decoding step S2 the sensor signal is decoded by the capture / compare unit according to the first protocol. The decoded content is in the decoding step S2 saved. The sensor signal is preferably decoded on a time basis according to the first protocol. In an alternative embodiment, the sensor signal is decoded based on the level according to the first protocol.

In einem Unterbrechungsschritt S3 wird vom Timer eine Unterbrechungsroutine (interrupt service routine, ISR) aufgerufen. Diese wird beendet, wenn das Sensorsignal gemäß dem ersten Protokoll vollständig decodiert ist.In one interruption step S3 an interrupt service routine (ISR) is called by the timer. This is ended when the sensor signal is completely decoded according to the first protocol.

In einem Erzeugungsschritt S4 wird ein Frame eines zweiten Protokolls erzeugt. Das Frame umfasst beispielsweise Startbits, Paritätsbits und/oder CRC-Bits. Das zweite Protokoll ist beispielsweise ein PAS3-, PAS4 oder PSI5-Protokoll. In einem Registerschritt S5 wird der im Decodierschritt S2 gespeicherte Inhalt gemäß dem zweiten Protokoll encodiert und in einem Ausgaberegister gespeichert.In one generation step S4 a frame of a second protocol is generated. The frame includes, for example, start bits, parity bits and / or CRC bits. The second protocol is, for example, a PAS3, PAS4 or PSI5 protocol. In one register step S5 becomes the in the decoding step S2 stored content is encoded according to the second protocol and stored in an output register.

Die Ausgabe erfolgt an die Sendeschaltung 12 in einem Ausgabeschritt S6. Im Ausgabeschritt S6 wird der im Registerschritt S5 im Ausgaberegister gespeicherte Inhalt mit dem im Erzeugungsschritt S4 erzeugten Frame gekapselt und mittels der Sendeschaltung 12 als Steuersignal gemäß dem zweiten Protokoll ausgegeben. Die Ausgabe erfolgt bevorzugt an eine elektrische Kontrolleinheit 4 eines Fahrzeugs.The output is made to the transmission circuit 12th in one output step S6 . In the output step S6 becomes the in register step S5 Contents stored in the output register with that in the creation step S4 generated frame encapsulated and by means of the transmission circuit 12th output as a control signal according to the second protocol. The output is preferably made to an electrical control unit 4th of a vehicle.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die universelle, vom Einbauort eines Sensors unabhängige und technisch einfach umsetzbare Umwandlung von Sensorsignalen gemäß einem ersten Protokoll in Steuersignale gemäß einem zweiten Protokoll.The method according to the invention allows the universal, technically easy to implement conversion of sensor signals according to a first protocol into control signals according to a second protocol, independent of the installation location of a sensor.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: SensorvorrichtungSensor device
22: Sensorsensor
33: ProtokollwandlerschaltungProtocol converter circuit
44th: Elektrische Kontrolleinheit (ECU)Electrical control unit (ECU)
55: Leiter für Versorgungsspannung (U_s)Supply voltage conductor (U _s )
5'5 ': Leiter für Versorgungsspannung (U_s)Supply voltage conductor (U _s )
66th: Masse externGround external
77th: Versorgungsspannung externExternal supply voltage
88th: Signalleiter erstes ProtokollSignal conductor first protocol
99: Signalleiter zweites ProtokollSignal conductor second protocol
1010: Strom-/SpannungsquelleCurrent / voltage source
1111: EmpfangsschaltungReceive circuit
1212: SendeschaltungTransmission circuit
1313: MikrocontrollerMicrocontroller
1414th: Timertimer
1515th: Ausgang MikrocontrollerMicrocontroller output
1616: SchaltelementSwitching element
GNDGND: Leiter FahrzeugmasseHead of vehicle ground
R1R1: erster Widerstandfirst resistance
R2R2: zweiter Widerstandsecond resistance

Claims

Protocol converter circuit (3) for converting a sensor signal according to a first protocol into a control signal according to a second protocol, the protocol converter circuit (3) having a receiving circuit (11) with a signal input for sensor signals according to the first protocol and a transmission circuit (12) with a signal output for Sending control signals according to the second protocol as well as having a microcontroller (13) connected to the receiving circuit (11) and to the transmitting circuit (12), characterized in that an output of the receiving circuit (11) has at least one timer (14) of the microcontroller ( 13) and an output of the microcontroller (13) is connected to an input of the transmission circuit (12).

Protocol converter circuit (3) according to Claim 1 , characterized in that the microcontroller (13) is connected to the transmission circuit (12) by means of a switching element (16), via which a voltage across a measuring element (Rshunt) and / or a current in a measuring element (Rshunt) can be set.

Protocol converter circuit (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the protocol converter circuit (3) has a current or voltage source (10) which is connected to the receiving circuit (11), the transmitting circuit (12) and the microcontroller (13) is, as well as a connection for a supply voltage of an electrical control unit (4) and a connection for a supply voltage of a sensor.

Protocol converter circuit (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission circuit (12) has a ground connection for connection to a vehicle ground and has an input for a supply voltage of an electrical control unit (4).

Protocol converter circuit (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving circuit (11) has a signal input for sensor signals according to the SENT Has protocol and the signal output of the transmission circuit (12) has a two-wire line, in particular for the transmission of signals according to the PAS3, PAS4, or PSI5 protocol.

Sensor device (1) with a sensor (2), in particular with a linear travel sensor of a control system of a rear axle steering, and with a protocol converter circuit (3) according to one of the preceding Claims 1 to 5 .

Method for converting a sensor signal according to a first protocol into a control signal according to a second protocol, characterized in that - in a transmission step, a sensor signal according to the first protocol is made available by a sensor (2), in particular a linear travel sensor of a rear-wheel steering actuator, - in a transmission step the sensor signal according to the first protocol with a receiving circuit (11) is transmitted to at least one timer interface of a microcontroller (13), - in a reading step (S1) the sensor signal according to the first protocol via the at least one timer interface from the microcontroller (13) is read in, - the sensor signal is decoded in a decoding step (S2) according to the first protocol by a capture / compare unit of the microcontroller (13) and stored as content, - an interruption routine is called up in an interruption step (S3) and is ended when the sensor sign al is completely decoded according to the first protocol, - in a generation step (S4) a frame of a second protocol is generated and stored in a register of the microcontroller (13), - in a register step (S5) the content stored in the decoding step (S2) encoded according to the second protocol in the microcontroller (13) and stored in an output register of the microcontroller, - in an output step (S6) the encoded content is encapsulated with the frame stored in the generation step and output as a signal according to the second protocol by means of a transmission circuit (12) becomes.

Procedure according to Claim 7 , characterized in that in the decoding step (S2) the sensor signal is decoded in accordance with the first protocol on a time-based or level-based basis.

Method according to one of the Claims 7 to 8th , characterized in that in the output step (S6) the signal according to the second protocol is output to an electrical control unit of a vehicle (4).

Method according to one of the Claims 7 to 9 , characterized in that the first protocol is a SENT protocol and the second protocol is a PAS3, PAS4 or PSI5 protocol.