CN104717092B - 具有待机运行的主从通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有待机运行的主从通信系统。本申请描述主从通信系统、特别是PSI5通信系统，具有至少一个从用户、至少一个主用户和在所述从用户和所述主用户之间的通信连接。在此通过所述通信连接，所述从用户在正常运行模式中由所述主用户供应下电压阈值和上电压阈值之间的供应电压。所述主从通信系统除了所述正常运行模式之外拥有待机运行模式，在所述待机运行模式中所述主用户通过所述通信连接给所述从用户供应下电压阈值之下的待机电压。

Description

具有待机运行的主从通信系统

技术领域

本发明涉及在通信系统中在主用户和从用户之间的通信。特别是本发明可以被用在用于控制设备主机和作为从用户的传感器的PSI5通信系统中。PSI5通信系统特别是被用在汽车环境。

背景技术

PSI5总线（参见http：//psi5.org/specification/：“PSI5 V2.1，TechnicalSpecification，Peripheral Sensor Interface for Automotive Applications，08.10.2012”）是双线总线，该双线总线在相同的线路对上确保从用户的电压供应和通信。在静止状态中，主用户给总线供应典型地在4.4V和11V之间的范围内的供应电压。同步脉冲用于主机到从机的通信，所述同步脉冲是线路对上的短的电压脉冲。电流接口用于从机到主机的通信：为了发送，从机借助所装入的电流宿（Stromsenke）短时间地注入电流，该电流被主机探测。通过相对高的26mA的信号电流和以曼彻斯特码的位编码达到高的抗干扰性，由此为了敷设电缆使用成本低的扭绞双线线路是足够的。数据字由分别两个起始位、8至24个数据位和奇偶校验位或3位CRC（Cyclic Redundancy Check（循环冗余校验））组成。

PSI5总线在机动车中被用于在控制设备（主机）和一个或多个传感器（从机）之间的通信。具有异步和同步通信的点对点和总线配置被支持。在迄今的应用中，总线或者是完全激活的或者通过电压的切断完全去活。

但是，对于一些新的应用可能有意义的是，将总线置于待机状态，在该待机状态中不进行通信，但是单独的或所有从机仍然在下降的功率消耗的情况下是激活的并且在确定的事件出现时总线通信又可以开始。

主从通信装置也在DE 102012205160 A1中被公开。在此各个用户可以通过消息被置于待机模式或睡眠模式。

发明内容

根据独立权利要求所述的方法以主从通信系统为出发点，该主从通信系统拥有待机运行模式。在此待机运行模式指的是通信系统的以下运行模式，即在该运行模式中该通信系统的用户在功率减少或必要时功能减少的状态中工作，但是不强制性地被完全去活。这样的待机运行模式的优点是通过该通信系统的减少的功率消耗。

在具有至少一个从用户、至少一个主用户和在该从用户和该主用户之间的通信连接的主从通信系统、特别是PSI5通信系统中，在此以以下为出发点，即该从用户通过该通信连接在正常运行模式中由主用户供应在下电压阈值和上电压阈值之间的供应电压。正常运行模式在此是以下运行模式，即在该运行模式中通信系统的用户完全工作并且不处于减少的功率消耗的状态中。

为了能够实现这样的减少的功率消耗并且因此能够实现节能模式，主从通信系统除了正常运行模式以外拥有待机运行模式。该待机运行有利地通过以下方式被发起，即主用户通过通信连接给从用户供应处于下电压阈值之下的待机电压。该下电压阈值在此是通过主机的为在通信系统中正常运行所设置的电压供应的下限。

其中的一个优点是待机模式的灵活的转变，该转变也可以在以下通信系统中被执行，即在所述通信系统中不是所有的用户已经被设立用于待机运行模式。这样的运行系统的已经被设立用于待机运行（例如通过硬件修改和/或软件修改）的从用户识别处于在正常运行中的供应的下阈值之下的减少的供应电压，并且前往具有减少的功率消耗的待机运行中。还不具有相应的装置的从用户不被设计用于在供应阈值之下的运行并且将前往去活的状态。这因此能够实现待机模式，在该待机模式情况下对此合适的从用户转换到待机模式，但是对此不合适的从用户至少不通过通信尝试干扰，因为对此不合适的从用户处于去活的状态中。

相比于去活的状态，从用户应该不仅在正常运行模式中，而且有利地在待机运行模式中继续地检测有效数据。这特别是涉及传感器从机，所述传感器从机继续地检测传感器数据。因此保证在待机模式中可以继续对确定的、被检测的数据进行反应。为了也在此情况下实现功率消耗的减少，可以在一种实施中在待机运行中以减少的频率进行有效数据的检测。

从用户有利地在正常运行模式中根据内部的规则（例如以规律的间隔或在内部确定的发送需要的情况下）或鉴于通过主用户的询问将有效数据传送给主用户。这特别是在车辆环境中可以涉及传感器数据从传感器从机向电子主控制设备的传输。该主控制设备在该情况下接收有效数据，处理所述有效数据并且可以基于所处理的有效数据在车辆中执行调节或控制。在待机运行模式中，从用户以相比于正常运行模式减少的频率或在优选的变型方案中根本不将这些有效数据传送给主用户。因此或者可以在继续地虽然受限的，但是被执行的有效数据传输的情况下实现减少的功率消耗或者可以优选地在完全被中止（eingestellt）的有效数据通信的情况下实现强烈减少的功率消耗。

主用户在正常运行中通常将同步消息作为电压脉冲通过通信连接传送给所述一个或多个从用户。对此，主用户的通信准备就绪或接收准备就绪例如可以被用信号通知。在待机运行中这些同步消息优选地被中止（einstellen），以便减小通信系统中的功率消耗。

如上面所描述的，通过从用户在待机运行模式中也继续检测有效数据。如果从用户基于根据内部规则对这些有效数据的分析确定出应该采取措施，那么该从用户应该有利地具有向主用户请求结束待机运行模式的可能性。如果所检测的有效数据采用预先确定的值范围以外的值或值的显著的变化被确定，那么这例如可能是必要的。对此建议，从用户可以在待机运行模式中要求主用户来结束待机运行模式，其方式是，该从用户借助电流宿通过通信连接引起第一通过电流（Stromfluss）。为了该通过电流被主用户理解为用于结束待机运行的要求，可以为该通过电流预先确定特定的持续时间或特定的电流强度。

对于主从通信系统，特别是对于车辆环境中的PSI5总线系统确定出，具有在4V和9V之间的下阈值和在10V和12V之间的上阈值的用于正常运行的电压范围以及2V和4V之间、特别是在3.3V和4V之间的待机电压关于信号可靠性、能量消耗和针对存在的系统或针对常用的电子设备（如传感器和电子控制设备）的兼容性提供良好的结果。这些电压范围因此作为优选的实施例被建议。

除了主从通信系统之外也建议相应的用户，在此从用户、特别是传感器拥有由主从通信系统的主用户通过通信连接来供应电压的装置。在被供应在下电压阈值和上电压阈值之间的供应电压的情况下，从用户在正常运行模式中工作并且在被供应处于下电压阈值之下的待机电压的情况下在待机运行模式中工作。对此从用户需要用于即使在下电压阈值之下的电压供应的情况下也可以为正常运行提供（尽管减少的）工作模式的电子装置。从用户此外拥有用于识别电压下降到阈值以下并且接着转换到待机模式中的装置。

从用户优选地具有用于在待机运行模式中继续完全或仅仅以相比于正常运行模式减少的频率检测有效数据以及在待机运行模式中仅仅以相比于正常运行模式减少的频率或优选地根本不向主用户发送有效数据的装置。因此在同时至少部分维持的功能性的情况下保证减少的功率消耗。

在一种优选的构型中，从用户此外包括用于借助所检测的有效数据，特别是当在所述有效数据中包含的值脱离预先确定的值范围时，向主用户传送用于脱离待机运行的请求的装置。这优选地通过以下方式实现，即从用户通过通信连接在预先确定的持续时间上和/或以预先确定的电流强度引起通过电流。

用于这样的主从通信系统的主用户、特别是控制设备拥有用于通过通信连接给主从通信系统的从用户供应电压的装置。在此该主用户拥有用于在正常运行模式中给从用户供应下电压阈值和上电压阈值之间的供应电压并且在待机运行模式中供应下电压阈值之下的待机电压的装置。

主用户是以下主用户，其通过将电压降低到正常运行的下阈值之下而发起待机运行并且通过将电压提升到正常运行的下阈值之上而结束待机运行。因此主用户也应该优选地具有用于确定用于结束待机运行的从用户的请求的装置。在此情况下特别是涉及用于探测通信连接上的通过电流并且必要时确定该通过电流的持续时间和/或电流强度的装置。借助这些信息，主控制设备识别通过从用户的这样的请求并且可以结束待机模式。

为了在待机模式中将整个通信系统的功率消耗保持得低，主用户不将电压脉冲放置到通信连接上，特别是不将同步消息给从用户。

此外建议一种在如上面所介绍的主从通信系统中或在如上面所介绍的从用户和如上面所介绍的主用户之间进行通信的方法。

在此从用户通过通信连接在正常运行模式中由主用户供应在下电压阈值和上电压阈值之间的供应电压并且在待机运行模式中被供应处于下电压阈值之下的待机电压。

如果对于主用户存在从用户的相应的请求，那么主用户优选地执行从待机运行模式到正常运行模式的转换。在此从用户特别是通过以下方式将请求传送给主用户，即该从用户通过通信连接在预先确定的持续时间上和/或以预先确定的电流强度引起通过电流。

附图说明

随后参考附图并且借助实施例进一步描述本发明。在此：

图1示意性地示出示例性主从通信系统，和

图2示意性地示出用于在主用户和从用户之间进行通信的示例性方法情况下的示例性电流和电压变化过程。

具体实施方式

在图1中示出具有主用户1和从用户2的主从通信系统。在下文中，针对该情况，但是也针对特别是具有通信系统的多个从用户的其它情况描述本发明，相应可实现本发明。

主用户1、特别是车辆中的电子控制设备和从用户2、特别是车辆中的传感器通过通信连接3连接。该通信连接优选地被构造为双线连接、特别是PSI5总线。从用户2和主用户1为了与该通信连接连接拥有相应的通信接口22或13、特别是PSI5接口。主用户1拥有存储装置11和计算装置12，以便处理有效数据，该主用户从从用户2接收所述有效数据。从用户2通过检测单元21检测有效数据。主用户1此外优选地拥有其它的通信连接14以及电压供应15。主用户1可以基于所接收的有效数据执行不同的控制或调节。

通过通信连接3，主用户1在正常运行中给从用户2供应在下和上电压阈值之间的供应电压并且在待机运行中供应在下电压阈值之下的待机电压。

在图2中对于相同的时间变化过程（t）相叠地示出如在用于在具有待机运行模式的通信系统的主用户和从用户之间进行通信的方法中可能出现的电流变化过程（I）以及电压变化过程（U）。在此情况下，U1表示上电压阈值并且U2表示下电压阈值，在所述U1和U2之间主用户在正常运行模式中通过在所述主用户和从用户两者之间的通信连接给从用户供应电压。从用户通过主用户的电压供应在待机运行模式中以下电压阈值U2之下的、在此在U3和U4之间的电压范围内的电压进行。

与此相应地，通信系统直至时间点t3处于正常运行模式中。在该正常运行模式中，主用户例如可以通过如在t1和t2之间所示出的电压或同步脉冲向从用户显示接收准备就绪。从用户接着可以通过在通信连接上产生通过电流向主用户传输有效数据，如在t2和t3之间所示出的那样。在t3时，主用户通过以下方式开始过渡到待机模式，即该主用户将电压下降到阈值U2之下。该下降在此进行直至时间点t4、直至在U2之下并且在U3和U4之间的电压为止。因此通信系统到待机运行模式的过渡被显示给从用户。相应地，该从用户（dieser）降低其功率消耗。通信线路上的电流减小。

在该待机运行模式中，从用户继续检测有效数据。但是，这在通信连接上既不通过电流变化也不通过电压变化可见，因为从用户在该实施中不将有效数据发送给主用户。然而可能的是，从用户基于所检测的有效数据认为待机模式的结束是必要的。如果所检测的数据脱离预先确定的值范围或数据的预先确定的变化出现，那么这例如可能是这种情况。

因为从用户不能自身结束待机模式，所以该从用户必须向主用户发送相应的请求。这在此在t5和t6之间示出。从用户特别是通过从用户中的电流宿引起通信线路上的通过电流。这可以由主用户检测并且解释为相应的请求。为了明确地形成请求，例如可以将通过电流确定到预先确定的强度或预先确定的持续时间。通过从用户的通过电流，变化到通信连接上的电压上（这对于数据传输由于小的偏差在t2和t3之间未被示出）。

相应地，主用户在t7和t8之间通过将供应电压提高到下阈值U2之上（但是继续在上阈值U1之下）引起从待机运行到正常运行的过渡。从用户也识别这一点并且同样返回到正常运行模式中。从t8起，通信系统因此又处于正常运行模式中。在t9和t10之间，电压或同步脉冲又通过主用户示出，在t10和t11之间再次是从从用户向主用户的有效数据传输。

主用户也可以自动结束待机运行并且对此不受限于通过从用户的请求或唤醒。该主用户只须相应地提高电压。

待机运行模式中的电压此外必须是如此大的，使得参与的从机在待机中对于其其余的功能可以继续足够地通过通信线路被供应。对于具有在正常模式中在4-9V和10-12V之间的典型的供应电压的PSI5总线例如建议在4V之下、但是2V之上、特别是3.3V之上的供应电压。

被设计成待机的从用户因此在降低供应电压之后减小其电流消耗并且如所描述的那样中止与主用户的通信。但是，该从用户继续监控其有效数据并且根据测量检验，是否需要向主用户请求或主用户的唤醒。用于该检验的算法在此特别针对单独的应用情况。未被设计成待机运行的从用户在所述低电压的情况下将进入去活状态并且因此最小化其电流消耗。如果目前存在的未被设计成待机的从机参与通信系统，那么因此也可以使用所描述的待机模式。

Claims (19)

1.主从通信系统，具有至少一个从用户、至少一个主用户和在所述从用户和所述主用户之间的通信连接，其中通过所述通信连接，所述从用户在正常运行模式中由所述主用户供应下电压阈值和上电压阈值之间的供应电压，

其特征在于，

所述主从通信系统除了所述正常运行模式之外拥有待机运行模式，在所述待机运行模式中所述主用户通过所述通信连接给所述从用户供应下电压阈值之下的待机电压，其中所述从用户能够在待机运行模式中要求主用户来结束待机运行模式，其方式是，所述从用户借助电流宿通过所述通信连接在预先确定的持续时间上和/或以预先确定的电流强度引起第一通过电流。

2.根据权利要求1所述的主从通信系统，其特征在于，所述主从通信系统是PSI5通信系统。

3.根据权利要求1所述的主从通信系统，其特征在于，所述从用户在正常运行模式中检测有效数据并且所述从用户在待机运行模式中继续检测有效数据。

4.根据权利要求3所述的主从通信系统，其特征在于，所述从用户以相比于正常运行模式减少的频率检测所述有效数据。

5.根据权利要求3或4所述的主从通信系统，其特征在于，所述从用户在正常运行模式中根据内部的规则或鉴于通过所述主用户的询问将有效数据传送给所述主用户并且所述从用户在待机运行模式中以相比于正常运行模式减少的频率或根本不将有效数据传送给所述主用户。

6.根据权利要求3或4所述的主从通信系统，其特征在于，所述主用户是电子控制设备，所述从用户是传感器并且所述有效数据是由所述传感器确定的传感器数据。

7.根据权利要求1至4之一所述的主从通信系统，其特征在于，所述主用户在正常运行模式中，但是不在待机运行模式中将同步消息传送给所述从用户。

8.根据权利要求7所述的主从通信系统，其特征在于，所述传送通过所述通信连接上的电压脉冲进行。

9.根据权利要求1至4之一所述的主从通信系统，其特征在于，所述下电压阈值为4V和9V之间，所述上电压阈值为10V和12V之间并且所述待机电压为2V和4V之间。

10.根据权利要求9所述的主从通信系统，其特征在于，所述待机电压为在3.3V和4V之间。

11.主从通信系统的从用户，所述从用户拥有用于由主从通信系统的主用户通过通信连接被供应电压的装置，其特征在于，所述从用户拥有用于在被供应下电压阈值和上电压阈值之间的供应电压的情况下在正常运行模式中工作并且在被供应下电压阈值之下的待机电压的情况下在待机运行模式中工作的装置，其中所述从用户包括用于通过所述从用户经由通信连接在预先确定的持续时间上和/或以预先确定的电流强度引起通过电流的方式向所述主用户传送用于脱离待机运行的请求的装置。

12.根据权利要求11所述的从用户，其特征在于，所述从用户是传感器。

13.根据权利要求11所述的从用户，具有用于在所述待机运行模式中仅仅以相比于所述正常运行模式减少的频率检测有效数据的装置。

14.根据权利要求11至13之一所述的从用户，具有用于在所述待机运行模式中仅仅以相比于所述正常运行模式减少的频率或根本不向所述主用户发送有效数据的装置。

15.根据权利要求11至13之一所述的从用户，具有用于借助所检测的有效数据，当在所述有效数据中包含的值脱离预先确定的值范围时，通过以下方式向所述主用户传送用于脱离待机运行的请求，即所述从用户通过所述通信连接在预先确定的持续时间上和/或以预先确定的电流强度引起通过电流的装置。

16.主从通信系统的主用户，具有用于通过通信连接给主从通信系统的从用户供应电压的装置，其特征在于，所述主用户拥有用于在正常运行模式中给所述从用户供应下电压阈值和上电压阈值之间的供应电压并且在待机运行模式中供应下电压阈值之下的待机电压的装置，其中所述主用户包括用于探测由所述从用户借助电流宿通过所述通信连接在预先确定的持续时间上和/或以预先确定的电流强度引起的通过电流并且接着结束所述待机运行模式并且转换到所述正常运行模式中的装置。

17.根据权利要求16所述的主用户，其特征在于，所述主用户是控制设备。

18.根据权利要求16或17之一所述的主用户，具有用于在待机运行模式期间在所述通信连接上不引起电压脉冲或向所述从用户传送同步消息的装置。

19.用于通过通信连接在主从通信系统的从用户和主用户之间进行通信的方法，其中从用户通过所述通信连接在正常运行模式中由所述主用户供应下电压阈值和上电压阈值之间的供应电压，其特征在于，所述从用户在待机运行模式中被供应下电压阈值之下的待机电压，其中如果对于主用户存在从用户的相应的请求，那么所述主用户执行从待机运行模式到正常运行模式的转换，其中所述从用户通过以下方式将所述请求传送给所述主用户，即所述从用户通过所述通信连接在预先确定的持续时间上和/或以预先确定的电流强度引起通过电流。