CN103477332A

CN103477332A - 具有数字接口的控制设备

Info

Publication number: CN103477332A
Application number: CN2012800191205A
Authority: CN
Inventors: F.许茨; I.普里默; S.德伦
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-12-25
Also published as: DE102011007851A1; KR20140030159A; WO2012143216A1

Abstract

本发明介绍了一种控制设备（10）和一种用于这种控制设备（10）的微控制器（40）。所述控制设备（10）具有一微控制器（40）和一数字接口，其中，所述数字接口包括一收发器单元（44）和至少一个接口控制器（46），其中，所述数字接口的所述至少一个接口控制器（46）集成在所述微控制器（40）中。

Description

具有数字接口的控制设备

技术领域

本发明涉及控制设备，特别是用于机动车，以及一种用于这种控制设备的微控制器。

背景技术

接口用于信息交换，例如在传感器和一配设的控制设备之间的数据交换。特别是在机动车中使用数字接口，其能够实现可靠的和快速的数据交换。PSI5（外设传感器接口5）表现为一种用于传感器的数字接口，其基于一双线线路并且在汽车电子装置中用于将外包的（ausgelagerter）传感器联接到电子的控制设备上。在此情况下，点对点以及具有非同步和同步通讯的总线配置得到了支持。

在此情况下PSI5按照发射电流的电流接口调制的原理来工作，用于将数据传递到供给线路上。通过比较高的信号电流以及在曼彻斯特码编码中的位编码实现了较高的抗干扰性，由此使用成本低廉的双线线路就足以用于敷设电缆。

在汽车领域中，一些年以来采用具有PSI5接口的传感器以及相应的用于接收传感器数据的接收器和收发器。所述双向通讯同样可经由同步脉冲来实现，其中，经由存在的或缺失的同步脉冲进行从所述控制设备到传感器的数据传递。信息“存在”相应于逻辑“1”，信息“不存在”相应于逻辑“0”。

所有接收器和收发器都具有一曼彻斯特解码器和一用于向微控制器进行数据传递的SPI接口。为了产生同步脉冲，市场上的接收器和收发器需要比用于传感器静态电流的传感器供给电压（VAS）更高的电压（Vsync）。但没有时间戳且因此也没有任何说明，所接收到的数据是多久之前的。

要注意的是，目前使用的马达控制设备不提供或至少不提供用于检测曼彻斯特编码的数据和用于与PSI5传感器进行双向通讯的成本低廉的总体解决方案。因此也不存在马达调整识别的可能性。

发明内容

在该背景下，介绍一种根据权利要求1所述的控制设备以及一种具有权利要求9的特征的微控制器。实施方式从从属权利要求和本说明书中获得。

利用所介绍的控制设备给出了一用于马达控制设备的成本低廉的硬件解决方案。即使在较低的电池电压，在起动情况下直至3V的电池电压的情况下也确保了功能性。此外，在使用具有针对逻辑“1”和逻辑“0”的不同长度的同步脉冲的情况下实现了一双向通讯。

Vsync电压的产生可以利用一在收发器中集成的电路（自举）来实施。此外，实现了时间关键（zeitkritischer）的传感器数据的快速的数据传输以及所述传感器数据的产生时间的确定。此外，实现了对通过传感器数据歪曲造成的马达调整的识别。这能够通过双向通讯来实现。

所示的硬件表现为一种用于检测PSI5传感器数据以及用于与PSI5传感器进行双向通讯的成本低廉的解决方案。至少在所述设计方案中的几个设计方案中获得了相对于已知的解决方案的巨大优点。这样，在使用用于产生Vsync电压的收发器内部的自举电路的情况下实现了相对于具有升压转换器的解决方案的一种成本低廉的解决方案。此外，通过将大多数的数字功能从所述收发器（CRC运算、PSI5帧的故障管理等等）迁移到所述微控制器中，能够实现成本减少，因为该迁移导致了硅面积减少。

额外地，可以避免通过错误的同步脉冲引起的所述传感器数据的额外的抖动，方式为，针对所述双向通讯使用具有针对“0”和“1”的不同长度的同步脉冲。通过经由离散的计算机端口来直接触发同步脉冲输出，可以减小针对所述传感器数据的潜伏时间（Latenzzeit）和潜伏时间抖动（Latenzzeitjitter）。最大可实现的数据传输对于检测时间关键的传感器数据（轨压传感器）而言是特别重要的。

此外要注意的是，所述轨压传感器数据的“时效确定（Altersbestimmung）”能够实现软件功能的开发，这又确保了EURO 6标准或OBDII的达到。所述双向通讯对于汽车制造商来说具有较大的效用，用以例如识别通过传感器操纵引起的马达调整且因此能够揭发出不合理的保修情形（例如在马达受损时的保修鉴定）。

此外，在运行时间方面的软件资源需求、RAM需求和中断处理可通过所述硬件接口来减小。不是强制性地需要一数字接口作为用于传输诊断信息的接口。该诊断可以针对所有三个（或更多个）收发器经由一ADC入口来进行。针对每个在ASIC中集成的PSI5收发器可以进行按照UBAT和GND的诊断。此外，可以诊断出一负荷降低。所有故障情况是可一对一地进行区分的。

本发明的其它优点和设计方案由附图和描述中获得。

要理解的是，前面提到的和后面的还待阐释的特征能够不仅在对应说明的组合中，而且在其它的组合中或者以单独的形式应用，而不离开本发明的范围。

附图说明

图1 在一示意图中示出了所介绍的控制设备的一种实施方式，

图2 在一方块图中示出了所介绍的控制设备的另一种实施方式。

具体实施方式

本发明借助在附图中的实施方式示意示出并且随后在参考附图的情况下详细描述。

在图1中示出了所描述的控制设备的一种实施方式的示意图，整体上利用附图标记10表示。所述控制设备10与一定数量的传感器，即第一传感器12、第二传感器14、第三传感器16、第四传感器18、第五传感器20、第六传感器22和第七传感器24经由双线线路26连接。

所述控制设备10具有一微控制器40和一特定应用的电路回路（ASIC）42，其中，又设置一用于数字接口的收发器单元44。一用于所述数字接口的接口控制器46集成在所述微控制器40中。所述数字接口通过所述收发器单元44和所述接口控制器46实现，经由所述数字接口，进行所述控制设备10与所述传感器12至24的通讯。

所述微控制器40和所述收发器单元44经由一接口，在该情况下一SPI接口48相互连接。经由此，交换所需的数据。替选地，可以使用一ASC接口和/或一并行接口，其同样可用于在所述收发器和所述微控制器之间进行通讯。

通过所述收发器单元44和所述接口控制器46实现的所述控制设备10的数字接口能够实现与所述传感器12至24的双向通讯，并且当然也可以与（未示出的）用于控制和调节一功能单元、例如机动车的马达的流程的执行器的双向通讯。

图2在一方块图中示出了具有一微控制器52和一收发器单元53的控制设备50，所述控制设备在一ASIC54中执行。所述控制设备50经由一第一PSI5收发器130与一第一传感器56、一第二传感器58和一第三传感器60通讯。

在所述微控制器52中设置一具有一RAM组件72和一计算机核心74的块70。此外，所述微控制器52包括一SPI组件76、一ADC78、一用于一直接的存储器访问（DMA）的块80和一GTM82。此外，在所述微控制器52中设置一第一接口控制器84、一第二接口控制器86和一第三接口控制器88。为了简化示图起见，所述三个构造成PSI5控制器的接口控制器84、86、88中仅详细示出了所述第一接口控制器84。原则上也可以集成更多个或更少个接口控制器。

所述第一接口控制器84包括一RAM寄存器100，用于存储所接收到的PSI5帧以及所配属的时间戳和所配属的诊断位；一RAM接收寄存器102，用于中间存储刚接收到的PSI5帧以及其配属的时间戳；一曼彻斯特解码器104；一RAM寄存器106，用于可选的串行数据帧（参见PSI5 规格V2.0：串行通道）；一诊断寄存器108，用于中间存储刚接收到的PSI5帧的诊断位；一单元110，用于输出所述触发脉冲，以产生所述同步脉冲；一上游数据寄存器，用于准备和中间存储需向所述传感器或者说执行器112发送的数据以及一配置寄存器114。

在所述收发器单元53中设置一复用器120、一第一自举电路122、一第二自举电路124、一第一PSI5收发器130、一第二PSI5收发器132、一第三PSI5收发器134以及一充电泵136。为了电压供给，设置一电压调节器140。也可以集成更多个或更少个PSI5收发器和自举电路。

所示的控制设备50例如应用在机动车的驱动装置或动力总成中。所述PSI5收发器130、132和134在ASIC54中的供给经由所述电压调节器140的VPR电压进行。该电压调节器为此不仅具有一降压调节器还具有一升压调节器。

因此，所述VPR电压位于大致6V，即使在如下情况中，即所述马达控制设备的电池供给电压在一起动过程期间崩溃（einbricht）到例如3V上。为了针对所述传感器56、58和60能够保证在PSI5规格中的特定的最小供给电压，所述偏压调节器140具有如下可能性，即针对每个SPI将所述VPR电压从6V提高到6.5V。为了产生所述Vsync电压，使用所述两个自举电路122和124。该解决方案比具有升压转换器（Step-up-Wandler）的解决方案更加成本低廉。

所述PSI5收发器130、132和134的主功能是：

·在PSI5收发器130上对传感器例如56、58和60进行电压供给，

·产生同步脉冲，

·将电流调制的传感器数据转换成电压调制的数据。

收发器入口160、162和164用作用于同步脉冲的触发信号。所述触发信号在所述微控制器52的PSI5控制器84、86和88中产生。所述曼彻斯特编码的数据被直接经由针对每个收发器130、132、134分开的线路150、152、154传递到所述微控制器52上。这能够实现比经由SPI或ASC的所有传感器数据的传输更高的传输率和传输安全性。相对于SPI数据传输的其它优点是：潜伏时间优化的传输和SW资源，优化的传输。

由此给出了针对时间关键的传感器，例如轨压传感器的优点。所述同步信号（以同步脉冲为形式）可以以最小化的潜伏时间抖动来产生。所述数据在所述微控制器52的PSI5控制器84、86和88中被解码并且被设置时间戳。这能够实现所述传感器数据的产生时间的确定。

在所述微控制器52中的PSI5控制器84、86和88产生了用于所述同步脉冲的触发信号并且确定了所述同步脉冲的长度。因此能够实现“逆流而上的”通讯（微控制器向传感器）。这种类型的通讯相对于经由缺失的Sync脉冲的通讯的解决方案的优点在于，能够避免由不同的传感器时钟和微控制器时钟引起的额外的抖动。

这由此引起，即所述传感器56、58和60被同步到所述Sync脉冲的提高的边沿上并且在识别到所述边沿之后发送数据。如果所述微控制器52要将数据向所述传感器56、58和60发送，所述数据例如包含三个先后出现的“0”，则这导致三个缺失的同步脉冲。

所述传感器56、58和60应具有一计时器或者说定时器，其能够实现在正确的时间区间中发送数据。由于操纵所述定时器的传感器节拍具有不同于所述微控制器节拍的另一频率，在此情况下会出现额外的抖动。

所述传感器数据由所述PSI5控制器84的RAM寄存器100经由DMA80传输到所述微控制器52的RAM72中且之后提供给所述计算机核心74。所述块70（RAM74+计算机核心或者说μC核心74）是匹配ASIL D的。

所述RAM寄存器和所述数字功能，例如用于Sync脉冲的触发信号的产生，在所述微控制器52中的曼彻斯特解码，导致了相对于具有“单机的”PSI5收发器的解决方案的成本减少。其与所述自举电路一起导致了针对PSI5应用的成本优化的解决方案。

所述微控制器52可以具有一加密方案，其能够实现一可靠的调整识别：一经由一双向通讯的问答方法也是可行的。

Claims

1. 具有一微控制器（40、52）和一数字接口的控制设备，其中，所述数字接口包括一收发器单元（44、53）和至少一个接口控制器（46、84、86、88），其中，所述数字接口的所述至少一个接口控制器（46、84、86、88）集成在所述微控制器（40、52）中。

2. 按照权利要求1所述的控制设备，其具有一PSI5接口作为数字接口。

3. 按照权利要求1或2所述的控制设备，为所述控制设备配设一外部的电压调节器（140），用于供给所述收发器单元（44、53）。

4. 按照权利要求1至3中任一项所述的控制设备，其中，设置一SPI接口（48），用于在所述微控制器（40、52）和所述收发器单元（44、53）之间进行通讯。

5. 按照权利要求1至4中任一项所述的控制设备，其中，所述收发器单元（44、53）在一特定应用的集成的电路回路（ASIC）（42、54）中执行。

6. 按照权利要求1至5中任一项所述的控制设备，其中，在所述至少一个接口控制器（46、84、86、88）中设置一曼彻斯特解码器（104）。

7. 按照权利要求1至6中任一项所述的控制设备，其中，在所述收发器单元（44、53）中设置一充电泵（136）。

8. 按照权利要求1至7中任一项所述的控制设备，其中，在所述微控制器（40、52）中设置一用于评价所述收发器单元（44、53）的输出电压的ADC（78），用以进行诊断。

9. 用于一控制设备（10、50）的微控制器，其中，在所述微控制器（40、52）中集成一数字接口的接口控制器（46、84、86、88）。

10. 按照权利要求9所述的微控制器，其中，所述接口控制器（46、84、86、88）设置用于一PSI5接口。