DE4037238A1 - Verfahren zur seriellen datenuebertragung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur seriellen Datenübertra­ gung zwischen wenigstens einem Mikrorechner eines Steuergerä­ tes und einem externen Gerät über wenigstens eine Übertra­ gungsleitung, die an einen Eingabe/Ausgabe-Port des Mikro­ rechners angeschlossen ist, wobei mittels des externen Ge­ rätes gewünschte Informationen aus dem Mikrorechner über entsprechend angewählte Adressen abgefragt werden.

Bei derartigen Steuergeräten besteht oftmals das Problem, daß keine serielle Schnittstelle am Mikrorechner zur Datenüber­ tragung nach außen zur Verfügung steht, da diese beispiels­ weise zum internen Datenaustausch mit einem zweiten Mikrorech­ ner benötigt wird. Man verwendet daher hardwaremäßig einen Eingabe/Ausgabe-Port des Mikrorechners und erzeugt softwaremäßig, also durch das Programm, die erforderlichen Funktionen einer Schnittstelle, um mit der seriellen Schnittstelle des externen Gerätes zu kommunizieren. Bei einem solchen externen Gerät handelt es sich häufig um ein Testgerät zum Testen des Steuergerätes, das beispielsweise ein Zündsteuergerät, ein Einspritzsteuergerät od. dgl. für Kraftfahrzeuge sein kann.

Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß die software­ mäßig realisierte Schnittstelle des Steuergerätes im Sende­ betrieb zwar mit relativ hoher Geschwindigkeit übertragen kann, nicht dagegen im Empfangsbetrieb, wo die Übertragungsrate maximal 1 k Baud beträgt. Das bekannte RTMD-Protokoll zur zweiseitigen Datenübertragung kann daher mit maximal 1 kB betrieben werden. Dies führt zu einer relativ langsamen Daten­ übertragung, die für viele Anwendungen unzureichend ist. Wenn beispielsweise ein Programmdurchlauf 10 ms beträgt, würde dies bei der Übertragung von Adressanfragen von 11 bit Länge bedeuten, daß bei 5 Adressen eine Aktualisierung der einzelnen Adresse jeweils nur nach 15 Programmdurchläufen erfolgt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat den Vorteil, daß nach einer kurzen Einstellzeit eine größere Zahl von Adressinhalten bei jedem Programmdurchlauf vom Steuergerät zum externen Gerät übertragen werden kann. Hierbei ist die Zahl der Adressen bzw. die Zahl der in einem Zyklus zu übertragenden Programminhalte innerhalb gewisser Grenzen unerheblich. Der hardwaremäßige Aufwand bleibt unverändert. Durch die erzielte erheblich schnellere Datenübertragung können viele dynamische Vorgänge besser erfaßt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptan­ spruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Indem nach dem Absenden des Datenwortes zur Vorgabe der zweiten Betriebsart im Mikrorechner der Empfang für Anfragesignalfolgen gesperrt wird, kann der Mikrorechner ungestört alle Adressinhal­ te einer vorgesehenen Adresstabelle zum externen Gerät übertra­ gen, was zu einer weiteren Steigerung der Übertragungsrate führt.

Die Umschaltung von der zweiten in die erste Betriebsart kann nach einer vorgebbaren Zahl von Zyklen oder nach einer vorgeb­ baren Zeitdauer automatisch erfolgen. Dann erwartet der Mikro­ rechner wiederum ein Datenwort zur Vorgabe der Betriebsart. Um die Bedienung variabler zu gestalten kann zur manuellen oder fremdgesteuerten Umschaltung von der zweiten zur ersten Betriebsart auch ein festlegbarer Signalzustand auf der Übertragungsleitung durch das externe Gerät vorgegeben werden. Hierdurch kann der Mikrorechner zu jedem Zeitpunkt gezwungen werden, wieder zur ersten Betriebsart umzuschalten. Ein solcher Signalzustand kann beispielsweise ein 1- oder ein 0-Signal sein, daß wenigstens für eine festlegbare Zeit vorliegen muß.

Durch weitere Datenworte können noch, zusätzliche weitere Betriebsarten eingestellt werden, um das System variabler zu gestalten und an jeweilige Erfordernisse anzupassen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines durch Übertragungsleitungen mit einem Testgerät verbundenen Steuergerätes,

Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise und

Fig. 3 eine detailliertere Darstellung eines Datenwortes im 125 kB-Modus.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Gemäß Fig. 1 weist ein Steuergerät 10 zwei Mikrorechner 11, 12 (CPU) auf, deren serielle Schnittstellen 13, 14 zur internen Kommunikation über Übertragungsleitungen 15 miteinander ver­ bunden sind. Ein Eingabe/Ausgabe-Port 16 des Mikrorechners 11 ist mittels Übertragungsleitungen 17 an eine serielle Schnitt­ stelle 18 eines Testgerätes 19 angeschlossen, das ein Display 20 und Bedienungsorgane 21 aufweist. Die Übertragungsleitungen 17 bestehen üblicherweise aus einer sogenannten K-Leitung und einer optimalen Leitung. Die Übertragungsleitungen 17 sind dabei über einen Anschluß 22 des Steuergerätes 10 geführt, der beispielsweise ein ohnehin vorhandener Diagnoseanschluß zum Anschluß externer Diagnosegeräte sein kann. Bei dem Steuer­ gerät 10 kann es sich beispielsweise um ein Zünd-, Einspritz­ od. Getriebesteuergerät eines Kraftfahrzeuges handeln. Soll dieses Steuergerät 10 bzw. darin ablaufende Funktionen während des Betriebes getestet werden, so wird das Testgerät 19 in der beschriebenen Weise mit dem Steuergerät 10 verbunden, wobei zur Abfrage gewünschter Daten oder Funktionen vom Testgerät 19 aus Adressen im Mikrorechner 10 angewählt werden, worauf dieser dann Dateninhalte zum Testgerät überträgt, wo sie analysiert werden können. Ein solches Testgerät kann prinzi­ piell wie ein im Handel erhältliches Testgerät VS 20 aufgebaut sein, das von der Anmelderin hergestellt und vertrieben wird.

Die Wirkungsweise der Datenübertragung wird im folgenden anhand der Fig. 2 und 3 erläutert. Da der Eingabe/Ausgabe-Port 16 des Mikrorechners 11 lediglich softwaremäßig die Funktion einer Schnittstelle erhält, kann das Testgerät 19 gewünschte Adressen zum Mikrorechner 11 über diese Schnittstelle mit einer maximalen Datenübertragungsrate von 1 kB übertragen. Die Übertragung der entsprechenden Adressinhalte in die umgekehrte Richtung, also vom Mikrorechner 11 zum Testgerät 19 kann mit 125 kB erfolgen, also wesentlich schneller. Zur Datenübertra­ gung sendet das Testgerät im ersten Programmdurchlauf (PD) ein spezielles Datenwort (WB) von 11 bit Länge zum Mikrorechner 11. Dieses bewirkt, daß eine erste Betriebsart zur Datenübertra­ gung eingestellt wird. Als Antwort wird vom Mikrorechner 11 eine Signalfolge zurückgesandt, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Signalfolge enthält 3 Adressinhalte, wobei die Zahl 3 im Ausführungsbeispiel zur Vereinfachung der Darstellung relativ klein gewählt wurde. Aufgrund der hohen Übertragungs­ rate von 125 kB kann die Zahl der übertragenen Adressinhalte im zweiten Programminhalte auch wesentlich höher sein. Ein Programmdurchlauf weist im Ausführungsbeispiel eine Lange von 10 ms auf. Die 3 Adressen, die die 3 übertragenen Adressinhalte beinhalten sind in der Adresstabelle im Speicher des Mikrorechners 11 abgelegt und beinhalten zu­ nächst festgelegte oder von einem früheren Test noch vorhandene Adressen. Diese stimmen im allgemeinen nicht mit denjenigen überein, deren Informationen vom Testgerät 19 angefordert werden sollen. Nun sendet das Testgerät 19 im dritten Programmdurchlauf eine erste gewünschte Adresse zum Mikrorechner 10, durch die eine Adresse in der Adresstabelle überschrieben wird. Bei der darauffolgenden Rücksendung vom Mikrorechner 11 ist nun bereits ein korrekter Adressinhalt enthalten. Nun wird im fünften Programmdurchlauf eine zweite Adresse zum Mikrorechner 11 gesandt, und der beschriebene Vorgang wiederholt sich so lange, bis alle Adressen in der Adresstabelle den gewünschten Adressen entsprechen. Die Rück­ meldung vom Mikrorechner 11 zum Testgerät 19 im achten Programm­ durchlauf enthält daher bereits alle gewünschten Adressinhalte. Nun ist nach dem achten Programmdurchlauf ein erster Zyklus beendet. Falls Adressänderungen vorgenommen werden sollen, wiederholt sich der gleiche Vorgang im zweiten Zyklus, d. h. vom Testgerät 19 wird wiederum ein Datenwort WB zur Beibehal­ tung der ersten Betriebsart abgesandt. Sind die eingestellten Adressen daher korrekt, so sendet das Testgerät 19 ein anderes Datenwort SB zum Mikrorechner 11, das die Umschaltung in eine zweite Betriebsart bewirkt. Diese zweite Betriebsart ist die eigentliche Meßbetriebsart, in der sich die Vorteile der beschriebenen Datenübertragung auswirken. Nun nimmt der Mikro­ rechner 11 vom Testgerät 19 keine Signale mehr entgegen, sondern sendet in jedem Programmdurchlauf alle drei Adressin­ halte zum Testgerät 19. Diese in Fig. 3 dargestellten Adress­ inhalte sind in den mit 125 kB (k Baud) bezeichneten Zeilen in Fig. 2 als kurze Signale dargestellt, die jeweils alle 3 Adressinhalte aufweisen. Wegen der hohen Übertragungsrate verkürzt sich zeitlich die übertragene Signalfolge.

Um erneut die gültigen Adressen in der Adresstabelle ändern zu können gibt es nur zwei Möglichkeiten. Zunächst wird im auto­ matischen Betrieb der Zyklus in der zweiten Betriebsart entweder zeitlich oder auf eine bestimmte Zahl von Programmdurchläufen begrenzt. Nach dieser Zeit schaltet der Mikrorechner 11 wieder zum Empfang eines Datenwortes vom Testgerät 19 um, das entweder das Datenwort SB sein kann oder das Datenwort WB. Entsprechend wird die zweite Betriebsart beibehalten oder wieder zur ersten Betriebsart umgeschaltet, um die Adresstabelle zu aktualisieren.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß vom Testgerät 19 aus manuell die zweite Betriebsart beendet wird, indem beispiels­ weise eine Übertragungsleitung 17, z. B. die K-Leitung mit einem 0-Signal (Low) beaufschlagt wird. Bei einer Dauer von beispielsweise mehr als 100 ms dieses 0-Signals schaltet der Mikrorechner 11 auf die erste Betriebsart zurück. Selbstver­ ständlich kann diese Umschaltung prinzipiell auch durch ein 1-Signal oder eine bestimmte Signalfolge oder -frequenz erfolgen.

Die beschriebene Datenübertragung ist nicht auf die Über­ tragung zwischen einem Steuergerät und einem Testgerät be­ schränkt, sondern kann prinzipiell überall dort stattfinden, wo Daten aus einem Mikrorechner über einen Eingabe/Ausgabe-Port abgefragt werden sollen. Weiterhin ist es auch möglich, zusätz­ liche Betriebsarten zu definieren und durch entsprechende Datenworte vom Testgerät oder externen Gerät aus einzuleiten.

Die abgefragten Adressinhalte können Datenworte oder Funktionen und Funktionsabläufe sein, beispielsweise Gebersignale, die zyklisch dort abgelegt werden.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Übertragung der Daten­ worte WB bzw. SB und die Übertragung der Adressen zum Mikro­ rechner 11, die jeweils 11 bit beinhalten, und zwar im wesent­ lichen jeweils während eines Programmdurchlaufes erfolgt, tatsächlich dauert die Übertragung jedoch etwas länger, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Dennoch kann im angefangenen Zyklus noch die Datenrückübertragung erfolgen. Diese Verhält­ nisse können selbstverständlich in Abhängigkeit der Programm­ durchlaufzeiten variieren.

Claims (9)

1. Verfahren zur seriellen Datenübertragung zwischen wenigstens einem Mikrorechner eines Steuergerätes und einem externen Gerät über wenigstens eine Übertragungsleitung, die an einen Eingabe/Ausgabe- Port des Mikrorechners angeschlossen ist, wobei mittels des externen Gerätes gewünschte Informationen aus dem Mikrorechner über entsprechend angewählte Adressen abgefragt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unterschied­ liche Betriebsarten durch Absenden zweier unterschiedlicher Datenworte zum Mikrorechner (11) einstellbar sind, daß in der ersten Betriebsart zyklisch Adressen an den Mikrorechner (11) gesandt werden, die jeweils die Übertragung aller Adressinhal­ te einer festen Anzahl von Adressen einer Adresstabelle vom Mikrorechner (11) zum externen Gerät (19) auslösen, wobei jede zum Mikrorechner (11) gesandte Adresse in die Adresstabelle eingesetzt wird, und daß in der zweiten Betriebsart unter Wegfall der Adressfolgen zyklisch jeweils alle Adressinhalte der Adressen der Adresstabelle zum Mikrorechner hin übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zyklischen Übertragungsvorgänge in jedem Programmzyklus im wesentlichen einmal ablaufen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Absenden des Datenwortes (SB) zur Vorgabe der zweiten Betriebsart im Mikrorechner der Empfang für Adressen gesperrt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung von der zweiten in die erste Betriebsart nach einer vorgebbaren Zahl von Zyklen oder nach einer vorgebbaren Zeitdauer automatisch erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur manuellen oder fremdgesteuerten Umschal­ tung von der zweiten zur ersten Betriebsart ein festlegbarer Signalzustand auf der Übertragungsleitung (17) durch das externe Gerät (19) vorgegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalzustand ein 1-(high-) oder ein 0-(low-) Signal ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrorechner (11) eine Betriebsartumschaltung vornimmt, wenn dieser Signalzustand für eine festlegbare Zeit vorliegt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch weitere Datenworte weitere Betriebs­ arten einstellbar sind.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das externe Gerät (19) ein Testgerät für den Mikrorechner (11) ist.