CN101432708A - 往返于控制设备进行数据传输的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于往返于具有第一通信接口(110A)和第二通信接口(110B)的控制设备(100)、尤其是汽车的发动机控制设备进行数据传输的方法，该方法具有以下步骤：在控制设备(100)的开发阶段期间，将第一通信接口(110A)与开发工具(101)相连接，和将第二通信接口(110B)与一个或多个功能单元相连接；在使用第一通信协议的情况下，将数据从控制设备(100)经过第一通信接口(110A)向开发工具(101)传输；在使用第一通信协议的情况下，将数据从开发工具(101)经过第一通信接口(110A)向控制设备(100)传输；分开第一通信接口(110A)与开发工具(101)之间的连接；将第一通信接口(110A)与一个或多个其它20个功能单元相连接；以及在使用第二通信协议的情况下，经过第一通信接口(110A)在控制设备(100)与所述一个或多个其它功能单元之间传输数据。
Description
技术领域
本发明涉及在控制设备、尤其是汽车的发动机控制设备的开发阶段期间在该控制设备与开发工具之间的数据传输。
背景技术
发动机控制设备控制了汽车的诸如燃油喷射、点火时刻、防盗系统(Wegfahrsperre)等等的功能。发动机控制设备在此拥有实施预定程序的微控制器以及存储器，在该存储器中例如存储了在该程序中所使用的某些车辆参数或类似物。控制设备控制了例如经过数据总线与控制设备相连接的功能单元(例如用于发动机的燃油喷射的计量系统)。
在控制设备的开发阶段期间，除了车辆的功能单元(或与相对于控制设备而冒充这些功能单元的仿真器)以外，控制设备还与外部开发工具相连接。该开发工具使得开发者能够通过处理器来详细跟踪和影响控制程序的执行。为此，例如由开发者审阅和改变在存储器中所存储的车辆参数，以便检查由控制设备所控制的系统的特性。因此在开发阶段期间，与该控制设备交换了比在稍后采用制成的控制设备的情况下显著更大的数据量，以致必需更大的带宽用于数据传输。
可以经过控制设备也经过其与功能单元进行通信的同一数据总线来实现控制设备与开发工具之间的数据传输。在此，CAN接口(控制器局域网(Controller Area Network))已被建立为汽车领域中的接口。所属的CAN协议非常灵活，并实现了在CAN总线上毫无问题地添加其它节点(例如功能单元或开发工具)。在此，为了经过CAN总线进行通信而实现基于优先级的位仲裁，其中给每个消息分配明确的优先级，这要求双向数据传输。此外，CAN协议还是容错的，可是这又决定了可观的协议开销，该协议开销导致对可供数据传输使用的带宽的限制。
此外，通过与功能单元的通信已经在很大程度上耗尽了可供使用的带宽，使得不再有足够的传输容量可供与开发工具的通信来使用。这可以导致延迟到开发工具的数据传输，该延迟错误地引起控制设备误动作的印象。通过在总线上给该开发工具分配足够高的优先级，虽然可能加速向开发工具的传输。然而，这又导致了，不可靠地满足对于控制设备与功能单元之间的通信的实时特性的要求。
为了提供较大的传输容量，DE 103 03 490 A1建议了，将被构造为串行接口(例如USB接口或火线接口)的第二接口提供给传输设备的处理器来使用，该第二接口仅仅可用于与外部开发工具进行通信。在开发阶段期间，可以通过该接口交换大的数据量，而无需由此损害在经过第一接口进行通信时的时间特性。可是，第二接口的提供导致了较高的成本，使得最后可将这样的发动机控制设备仅仅用作控制设备的开发阶段的原型，可是不适用于批量生产。
发明内容
因此设置了一种用于往返于具有第一通信接口以及第二通信接口的控制设备、尤其是汽车的发动机控制设备进行数据传输的方法，该方法具有以下步骤：
-在控制设备的开发阶段期间，将第一通信接口与开发工具相连接，和将第二通信接口与一个或多个功能单元相连接；
-在使用第一通信协议的情况下，将数据从控制设备经过第一通信接口传输给开发工具；
-在使用第一通信协议的情况下，将数据从开发工具经过第一通信接口传输给控制设备；
-分开第一通信接口与开发工具之间的连接；
-将第一通信接口与一个或多个其它功能单元相连接；和
-在使用第二通信协议的情况下，经过第一通信接口在控制设备与所述一个或多个其它功能单元之间传输数据。
应注意，在开发阶段期间，连接到第二通信接口上的功能单元也可以是模拟车辆部件或类似物的功能(例如信号输出或测量值输出)的仿真器。
根据本发明的控制设备、尤其是汽车的发动机控制设备包括：
-可与编程单元相连接的通信接口；
-用于存储数据的存储器；
-第一通信单元，经过该第一通信单元，在使用第一通信协议的情况下在存储器与该通信接口之间传输数据；
-第二通信单元，经过该第二通信单元，在使用第二通信协议的情况下在存储器与该通信接口之间传输数据；
-开关装置，该开关装置将通信接口选择性地与第一通信单元或第二通信单元相连接；
其中，控制设备被设计来使得开关装置在控制设备的开发阶段期间将通信接口与第一通信单元相连接，并在控制设备的开发阶段之后将通信接口与第二通信单元相连接。
本发明所基于的思想是，在控制设备的开发阶段期间，将本来被设置或被设计用于以相对慢的传输协议进行数据传输的接口用于以相对快的传输协议进行数据传输，并因此确保了在控制设备与开发工具之间的较快的数据传输。在开发阶段结束之后，于是可以将该接口用于与另外的功能单元进行数据传输。
优选地分别作为单向传输来执行将数据从控制设备传输到开发工具或将数据从开发工具传输到控制设备，因为因此可以确保较高的数据传输速率。在此，优选地以预定的时间间隔在从控制设备向开发工具的数据传输和从开发工具向控制设备的数据传输之间转换。在此，针对从控制设备向开发工具的数据传输所设置的时段应该是更大的，因为在该方向上出现的传输量也显著大于其它传输方向的传输量。
此外还可以设置用于转换开关装置的步骤，该开关装置将第一通信接口选择性地与第一通信单元或者第二通信单元相连接，其中，第一通信单元在使用第一通信协议的情况下控制数据传输，而第二通信单元在使用第二通信协议的情况下控制数据传输。
第一通信协议例如可以是单向通信协议、尤其是异步串行接口协议，而第二通信协议可以是双向通信协议、尤其是CAN总线协议。因此，在控制设备的开发阶段期间，可以将被设计为CAN接口的通信接口用作异步串行接口，这实现了显著更大的传输速率(因为使用了差分的CAN接口，所以速度可以比单端异步串行接口的速度高多倍)。
从开发工具向控制设备传输数据可以包括将数据存储在被设置在控制设备中的存储器中。尤其是在开发工具和控制设备之间传输数据可以包括在控制设备的开发阶段期间测量、调整、调试和/或旁路功能。
附图说明
以下借助在附图的示意图中所说明的实施例来详细说明本发明。在此，
图1示出了按照本发明的实施形式的控制设备的框图，和
图2示出了按照本发明的实施形式的方法的流程图。
具体实施方式
在附图的所有图形中，相同的或功能相同的元件(只要没有另加说明)都配备有相同的参考符号。
图1示出了按照本发明实施形式的控制设备100的示意图。在本实施形式中，控制设备100被构造为发动机控制设备，该发动机控制设备控制了汽车的诸如燃油喷射、点火时刻、防盗系统等功能。
控制设备100在该实施形式中具有两个通信接口110A和110B，在内部将具有线路TXA和RXA或TXB和RXB的通信连接104A或104B分别连接到这些通信接口110A和110B上。驱动元件(Treiberelement)102A和102B分别被接通在这些通信连接104A和104B中，利用该驱动元件102A和102B可以实现具有所希望电平的到通信接口110A或110B的双向连接。在本实施形式中，通信接口110A和110B被构造为CAN接口，并且驱动元件102A和102B被构造为CAN驱动器。用CHA和CLA或CHB和CLB来标识外部线路，也就是对应于CAN高和CAN低。
控制设备100在开发阶段期间经过通信接口110A(如图1中所示)与通常在外部计算机上实施的开发工具101相连接。控制设备100经过通信接口110B与功能单元112A、112B、112C等等相连接。这种功能单元的实例是用于发动机的燃油喷射的计量系统，并且一般说来，这些功能单元对应于设置在车辆中的传感器和执行元件，这些传感器和执行元件经过连接到接口110B上的CAN总线与控制设备100进行通信。在开发阶段期间，也可以将模拟功能单元的仿真器连接到通信接口110B上，而不是将功能单元连接到通信接口110B上。
在控制设备100中设置了控制单元103，尤其是设置了微处理器、微型计算机或类似物。该控制单元103包含第一通信单元107、第二通信单元108、存储器109和开关装置105。存储器109优选地被构造为闪速存储器，并用来存储由控制单元103所实施的程序以及车辆参数，这些车辆参数由功能单元112经过接口110B被输送给控制设备100。第一通信单元107在本实例中被构造为串行接口模块(例如异步串行通信接口ASC)，并与存储器109相连接。经过该第一通信单元107可以将数据写入存储器109中或从中读出。第二通信单元108在本实例中被构造为CAN控制器，并且同样与存储器109相连接，使得经过该第二通信单元108可以将数据写入存储器109中或从中读出。
开关装置105尤其是被设置为程控的接口转换开关或者也被设置为复用器，并实现了通信连接从第一通信单元107向第二通信单元108的转换。在图1中所示的实施形式中，开关装置105被布置在控制单元103之内，可是替代于此地也可以被布置在控制单元103之外。
第一通信单元107经过通信连接106a被连接到开关装置105上。为此将通信连接106a的线路TX0和RX0连接到开关装置105的端子ATX0和ARX0上。第二通信单元108同样经通信连接106b被连接到开关装置105上。为此将通信连接106b的线路TX1和RX1连接到开关装置105的端子ATX1和ARX1上。朝向驱动元件102A，通信连接104A的线路TXA和RXA经过端子ATX和ARX触点接通开关装置105。
在开发过程期间，如在图1中所示出的那样，开关装置105的开关位置被置于端子ATX0和ARX0上，以致第一通信单元107经过驱动元件102A与开发工具101相连接。在该状态下，经过在本实施形式中是诸如RS232的异步串行接口协议的第一总线协议，实现在存储器109与开发工具101之间的数据传输。
由该装置得出的主要优点是：可以以比当CAN总线协议用于如在传统系统中那样的数据传输时显著更高的传输速率来执行在存储器109与开发工具101之间的数据传输。基本上以下两个因素对该较高的传输速率负责任：第一，不同于CAN总线协议，异步串行接口协议是单向协议，这允许较高的数据吞吐量。因此，在存储器109与位于数米远的开发工具101之间进行单向通信时，4兆波特的数据传输速率是可能的，而利用CAN总线协议，仅仅500千波特或最高为1兆波特的数据传输速率是可能的。第二，CAN总线协议由于其较高的复杂性和其较高的开销(例如由于基于优先级的总线仲裁)而具有显著较低的有用数据率，该有用数据率与在ASC协议中的70％相比仅位于45％处。由此得出了以下估计：利用本实施形式的装置，比用经过CAN总线协议的传统数据交换可以多传输
4兆波特*70％/500千波特*45％＝12.44
倍的数据。即使与具有1兆波特的传输速率的CAN协议相比，本实施形式的有效的传输速率还高6倍以上。
该装置的其它优点在于：在开发阶段结束之后，可以将第一接口110A用作其它CAN接口，并且不(如在DE 103 03 490 A1中那样)在开发阶段结束之后保持不使用。因此也就是实现了被设置在控制设备100中的硬件的有效利用以及经过CAN协议进行数据传输的带宽的提高。其它的优点是：在控制设备100中，在应用阶段中不需要附加的硬件，控制设备因此对应于批量控制设备(Seriensteuergeraet)，这是成本和试验的优点(因为与批量控制设备没有差别)。
因此，在开发阶段期间，经过异步串行总线协议，可是不是经过串行ASC接口的驱动器，而是经过标准的CAN接口的快速驱动器，实现在存储器109与开发工具101之间的数据传输。为了实现这点，处理器103在内部将其串行ASC接口(第一通信单元107)的线路切换到CAN接口110A的线路上(开关位置ATX0/ARX0)。在开发阶段结束之后，开关装置105从开关位置ATX0/ARX0被转换到开关位置ATX1/ARX1上，由此将第二通信单元108(即CAN控制器)经过开关装置105与第一通信接口110A相连接。
在控制设备100的开发阶段期间，可以将开发工具101用于其中在存储器109与开发工具101之间交换数据的各种应用，例如：
-调试：监控和影响位于控制设备100中的程序，并且必要时改变该程序的指令；
-测量：将存储器109的各个单元的内容以对应于其通过控制单元103更新的频率的频率传输给开发工具101，并通过开发工具101显示对应于该单元的内容的物理值；
-调整：改变由控制设备100所使用的参数，以便检查这些变化对于由控制设备100所控制的发动机的特性的作用；
-旁路功能：由于控制设备100中的计算时间和资源有限，所以编程控制设备100中的变化可以改变该控制设备100的时间特性。为了首先在不考虑控制设备100的有限的能力的情况下可以开发功能，可以切断控制设备100中的功能的值的计算，并向开发工具传输该功能的输入值。该开发工具实施功能的计算，并随后会将功能结果传输回控制设备100。
这些各种应用要求控制设备100与开发工具101之间的不同的传输方向。因此，在测量过程期间，仅仅(应传输其值(测量值)的地址的相对稀少的传输除外)从控制设备100朝向开发工具101实现数据传输，而在调整期间，仅仅从开发工具101向控制设备100传输数据。在调试和旁路功能期间，既从控制设备100向开发工具101，又在相反的方向上传输数据。在此，持续地从控制设备100向开发工具101传输大量的数据、即例如所测量的车辆参数等等，而在相反的方向上仅仅必须传输由开发者所输入的调整值和类似物。与此相应地，对于从控制设备100向开发工具101的数据传输所需要的数据传输速率显著高于在相反方向上的数据传输速率。
与此相应地，分别以(例如10或100ms的)预定时间间隔在(例如1ms的)相对短的时段内实现从开发工具101向控制设备100的数据传输。换言之，不间断地(am Stueck)以固定的时间帧来实现调整值和其它从开发工具101向控制设备100所传输的数据的传输。仅在该时刻，因此将传输方向切换到从开发工具101向控制设备100的单向传输上，而在剩余的时间内，进行从控制设备100向开发工具101的单向传输。
在此，可以将从开发工具101向控制设备100传输的时间窗规定到(例如10或50ms的)预定值上，或者但是也可以在时间上可变地构成该时间窗。因此尤其也可能的是，如果实际上存在用于这样传输的数据，则将传输方向切换到从开发工具101向控制设备100的传输上。
以下说明一种用于利用控制设备100进行数据传输的方法。为此，图2示出了该方法的流程图。
在步骤S1，在控制设备100的开发阶段期间，建立在开发工具101与控制设备100的存储器109之间的连接。为此将通信接口110A与开发工具101相连接，并将通信接口110A经过开关装置105与第一通信单元107相连接。也就是开关装置的开关位置被设置到ATX0/ARX0上。此外，还将通信接口110B与一个或多个功能单元相连接。
在步骤S2，经过ASC总线协议(第一通信协议)实现从控制设备100向开发工具101的单向数据传输。在此，例如从存储器109向开发工具101传输测量值。该数据传输的持续时间在该实例中为490ms，此后(例如通过内部定时器来触发地)，过程跳向步骤S3。
在步骤S3，反转数据传输的方向，以致现在例如从开发工具101向存储器109传输调整值。在此，例如从开发工具101向存储器109传输调整值。该数据传输的持续时间在该实例中为10ms，此后该过程跳向步骤S4。
与在步骤S2和S3期间的数据传输同时，经过CAN总线和CAN接口110B，从功能单元112(或模拟这些功能单元112的仿真器)向第二通信单元(CAN控制器)112传输信号，并例如将这些信号作为车辆参数存储在存储器109中，以及从控制设备100向功能单元112发送信号(例如控制信号)。也就是进行了从控制设备100向功能单元112的双向数据传输。例如在步骤S2，可以将这些功能参数作为测量值向开发工具101传输，或也可以在步骤S3作为调整值由开发工具101来改写。
在步骤S4检验是否满足中断条件，例如如果开发者指示中断或结束开发过程，则这可以是这种情况。如果不满足中断条件，则过程跳回步骤S2，而如果满足中断条件，则过程跳向步骤S5。
在步骤S5，分开在控制设备100与开发工具101之间的连接，并将开关装置105转换到开关位置ATX1/ARX1上。因此将第一通信接口110A与第二通信单元108(CAN控制器)相连接，以致现在可以将第一通信接口110A用于利用第二总线协议(CAN总线协议)进行数据传输。因此现在有第一通信接口110A可供在控制设备联合(Steuergeraeteverbund)中作为其它CAN接口来使用。
在步骤S6(也就是在开发阶段结束之后)，可以将控制设备联合中的其它功能单元连接到控制设备100的通信接口110A上，并可以在使用第二通信协议(CAN总线协议)的情况下实现数据在控制设备100与这些功能单元之间的传输。
该方法的主要优点是：可将大的带宽用于在开发阶段期间的数据传输，而在开发阶段结束之后，将用于数据传输的接口此外作为控制设备联合中的接口而可供使用。
尽管以上借助优选的实施例已说明了本发明，但本发明不局限于此，而是可以以多种多样的方式和方法来修改。因此，在上述实施形式中，存储器109是控制单元103的部分；可是也可能将存储器109设置在控制单元103之外。
此外，在图1中所示出的实施形式中，还仅设置了对于两个接口110A和110B起控制器作用的通信单元108。可是也可能针对这两个接口110A和110B中的每一个提供单独的控制器。
此外，在图1中所示出的实施形式中，还将功能单元112A、112B等等经过被设计为CAN总线的通信总线连接到控制设备100上。可是也可能将各个功能单元112A、112B等等直接地、也就是分别经过自己的独立设置的接口而连接到控制设备100上。
Claims (11)
1.一种用于往返于具有第一通信接口(110A)和第二通信接口(110B)的控制设备(100)、尤其是汽车的发动机控制设备进行数据传输的方法，该方法具有以下步骤：
-在控制设备(100)的开发阶段期间，将第一通信接口(110A)与开发工具(101)相连接，和将第二通信接口(110B)与一个或多个功能单元相连接；
-在使用第一通信协议的情况下，将数据从控制设备(100)经过第一通信接口(110A)传输给开发工具(101)；
-在使用第一通信协议的情况下，将数据从开发工具(101)经过第一通信接口(110A)传输给控制设备(100)；
-分开在第一通信接口(110A)与开发工具(101)之间的连接；
-将第一通信接口(110A)与一个或多个其它功能单元相连接；和
-在使用第二通信协议的情况下，经过第一通信接口(110A)在控制设备(100)与所述一个或多个其它功能单元之间传输数据。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，从控制设备(100)向开发工具(101)传输数据或从开发工具(101)向控制设备(100)传输数据分别作为单向传输来执行。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，以预定的时间间隔，在从控制设备(100)向开发工具(101)的数据传输与从开发工具(101)向控制设备(100)的数据传输之间进行转换。
4.按照以上权利要求中的至少一个所述的方法，其特征在于，设置用于转换开关装置(105)的步骤，该开关装置(105)将第一通信接口(110A)选择性地与第一通信单元(107)或第二通信单元(108)相连接，其中，第一通信单元(107)在使用第一通信协议的情况下控制数据传输，而第二通信单元(108)在使用第二通信协议的情况下控制数据传输。
5.按照以上权利要求中的至少一个所述的方法，其特征在于，所述第一通信协议是单向通信协议、尤其是异步串行接口协议。
6.按照以上权利要求中的至少一个所述的方法，其特征在于，所述第二通信协议是双向通信协议、尤其是CAN总线协议。
7.按照以上权利要求中的至少一个所述的方法，其特征在于，将数据从开发工具(101)传输给控制设备(100)包括将数据存储在被设置在控制设备(100)中的存储器(109)中。
8.按照以上权利要求中的至少一个所述的方法，其特征在于，在开发工具(101)与控制设备(100)之间传输数据包括在控制设备(100)的开发阶段期间测量、调整、调试和/或旁路功能。
9.一种控制设备、尤其是汽车的发动机控制设备，其具有
-与编程单元(101)相连接的通信接口(110A)；
-用于存储数据的存储器(109)；
-第一通信单元(107)，经过该第一通信单元(107)在使用第一通信协议的情况下而在存储器(109)与通信接口(110A)之间传输数据；
-第二通信单元(108)，经过该第二通信单元(108)在使用第二通信协议的情况下而在存储器(109)与通信接口(110A)之间传输数据；
-开关装置(105)，该开关装置(105)将通信接口(110A)选择性地与第一通信单元(107)或第二通信单元(108)相连接：
其中，所述控制设备被设计来使得开关装置(105)在控制设备的开发阶段期间将通信接口(110A)与第一通信单元(107)相连接，并且在控制设备的开发阶段之后将通信接口(110A)与第二通信单元(108)相连接。
10.按照权利要求9所述的控制设备，其特征在于，所述第一通信协议是单向通信协议、尤其是异步串行接口协议。
11.按照权利要求9所述的控制设备，其特征在于，所述第二通信协议是双向通信协议、尤其是CAN总线协议。
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