CN105308585A - 用于数据通信的方法、通信控制器和电路装置 - Google Patents

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CN105308585A CN201480032068.6A CN201480032068A CN105308585A CN 105308585 A CN105308585 A CN 105308585A CN 201480032068 A CN201480032068 A CN 201480032068A CN 105308585 A CN105308585 A CN 105308585A
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Abstract

一种用于在第一电路(MCU、2)与第二电路(PCU、3)之间——特别是在微控制单元(MCU、2)与机动车控制装置的混合信号电路(PCU、3)之间——数据通信(MPL)的方法，该方法此外的突出之处在于，在全双工模式中，在第一电路(MCU、2)与第二电路(PCU、3)之间进行串行数据传输，并且时钟信号(TXCLK)——特别是用于通过接收器(MCU、2，PCU、3)的数据解码的时钟信号——由数据的发送器(MCU、2，PCU、3)提供。本发明此外描述了一种通信控制器以及用于执行所述方法的电路装置。

Description

用于数据通信的方法、通信控制器和电路装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的方法、根据权利要求6的前序部分所述的通信控制器以及根据权利要求9的前序部分所述的电路装置。
背景技术
特别是用于电子或电子液压制动系统的机动车控制装置以自身已知的方式包括至少一个微控制器系统，该微控制器系统由单核芯或多核芯微控制单元(MCU)和单核芯或多核芯集成的混合信号电路(混合信号IC)作为功率控制单元(PCU)组成。MCU特别是用于执行用于运行机动车系统的必要计算，其中PCU例如设定用于驱控功率晶体管，以便控制或调节机动车系统。MCU和PCU在此通过所谓的串行外围接口(SPI)相互通信，该串行外围接口作为约定标准已知。SPI在双工模式中通过五个信号线运行：
·SIMO-数据信号：从机输入，主机输出；
·SOMI-数据信号：从机输出，主机输入；
·SCK-由主机输出的时钟信号；以及
·两个参与者选择线，借助于该选择线主机确定想与那个总线参与者或从机通信。
MCU按照在此所述的配置是提供时钟信号的主机。MCU将数据在SIMO线上发送给PCU，而同时数据在SOMI线上由PCU传输给MCU。对于该循环的通信来说可使用时钟信号(SCK)的半时钟信号周期。该SPI实现方法提供了在MCU中的可优先的局部的数据存储器，MCU允许运行时间有效地规划和执行SPI通信。仅仅对于不可规划的传输应用基于轮询的控制。这样已知的MCU/PCU配置因此实现了例如在8至11MBd(百万波特)数量级的传输率。
该已知系统的传输率的限制一方面基于SPI接口的循环通信的时间边界条件，该时间边界条件通过时钟信号从主机到从机的传播确定；而另一方面基于技术性能-换言之特别是PCU的数字构件的性能。PCU的制造过程提供模拟功率晶体管、模拟晶体管和数字晶体管并且可以因此不针对数字晶体管的制造优化。由此，最大可实现的时钟频率相比于在该意义上可优化的MCU落后系数4至5。MCU的时钟频率例如为120至160MHz，而借助于PCU的内部时钟因此仅仅可以实现20至40MHz。
发明内容
因此本发明的任务在于，提供一种用于机动车控制装置的微控制器系统，该微控制器系统包括至少两个电路，特别是微控制单元(MCU)和混合信号电路(PCU)，该微控制器系统能实现改善的性能和/或在电路之间的较高的传输率。
该任务通过一种根据权利要求1的方法、根据权利要求6的通信控制器以及根据权利要求9的电路装置解决。
本发明涉及一种用于在第一电路与第二电路之间——特别是在微控制单元与机动车控制装置的混合信号电路之间——数据通信的方法，该方法的突出之处在于，在全双工模式中，在第一电路与第二电路之间进行串行数据传输，并且时钟信号——特别是用于通过接收器的数据解码的时钟信号——由数据的发送器提供。因此有利地存在在第一电路和第二电路的通信节点、例如通信控制器之间传输的解耦，并且可以实现通信速度优化地匹配于相应电路的技术性能。有利地可以通过根据本发明的方法实现在不同性能的至少两个电路之间的高的传输率，该至少两个电路例如位于相同的电路载体上和/或共同的集成的电路壳体中。同样有利地实现包括电路的系统的较高的性能。临界的因素、例如运行时间延迟可以被相应地消除。
按照方法的一个优选实施形式，时钟信号——特别是用于通过接收器的数据解码的时钟信号——由数据的发送器提供。
优选地，设有单向工作模式，其中，数据的发送器在发送之后不由接收器获得关于借助于数据发送的消息是否被正确接收的信息。这有利地能实现到达的传输的数据量的减少。
在至少一个由第一电路所包括的中央处理单元与至少一个由第一电路所包括的通信控制器之间的数据通信优选借助于直接存储器存取实现。在应用软件上潜在的运行时间延迟可以因此减小，该应用软件通过根据本发明的电路装置或者第一和/或第二电路运行。
优选地设有多从机功能，其中，用作主机的电路——特别是第一电路——如此设计，使得该电路能够进行与多个从机的通信。
本发明此外描述一种通信控制器，该通信控制器用于执行根据本发明的方法。
该通信控制器至少具有如下输入端和输出端：
·发送器数据输出端(TX)；
·发送器时钟输出端(TXCLK)；
·一个/多个从机选择线(SSn)；
·接收器数据输入端(RX)；以及
·接收器时钟输入端(RXCLK)。
对于数量n个从机，该通信控制器优选包括n个用于选择从机的从机选择线，与该从机设有通信。
按照一个优选实施形式，该通信控制器包括先入先出存储器，其中，特别是对于要发送的数据、接收到的数据、直接存储器存取和中断功能设有分开的先入先出存储器。
本发明还描述了一种特别是机动车制动系统的机动车控制装置中的电路装置，该电路装置包括多个电路，所述电路装置如此设计，使得所述电路能够相互通信并且其突出之处在于，该电路装置包括至少一个根据本发明的通信控制器和/或执行根据本发明的方法。第一电路和第二电路优选具有不同的性能、特别是不同的工作时钟频率。
优选地，第一电路是微控制单元，第二电路优选是用于驱控功率电子装置的混合信号电路。
对于MCU和PCU和/或由此包括的通信控制器来说，在该硬件的设计或研发期间优选应用描述语言的较高的抽象层，如例如寄存器传送层(RTL)。在此仅仅特定于MCU的元件、如例如DMA接口通过RTL描述的参数化可以在PCU变型中取消，以便有利地使得电路的大小并因此也使得成本最小化。
附图说明
由根据附图对实施例的以下描述得出另外的优选的实施形式。
其中：
图1示出微控制器系统1，包括微控制单元2(MCU)和混合信号电路3(PCU)，它们借助于根据本发明的通信接口通信。
具体实施方式
根据本发明的方法或者通过通信控制器4-1和4-2构成的串行通信接口(MCU-PCU-Link:MPL)在全双工模式中工作，由此实现在MCU2与PCU3之间同时的双向数据传输。按照该实施例，MCU2用作主机，其中，由MCU2所包括的通信控制器4-1在此具有如下输入端和输出端：
·发送器数据输出端TX；
·发送器时钟输出端TXCLK；
·从机选择线输出端1(SS1)；
·从机选择线输出端2(SS2)；
·接收器数据输入端(RX)；
·接收器时钟输入端(RXCLK)。
通过设计为从机的PCU2通信控制器4-2具有如下输入端和输出端：
·发送器数据输出端TX；
·发送器时钟输出端TXCLK；
·从机选择线输入端(SS)；
·接收器数据输入端(RX)；
·接收器时钟输入端(RXCLK)。
借助于在发送器侧上的TXCLK和接收器侧的RXCLK实现发送器的时钟信号的源同步提供。相应的数据发送器、例如MCU2生成所属的时钟信号并且将该时钟信号提供给接收器、例如PCU3，特别还是用于相位的同步化和/或用于进入的数据的解码。在MCU2和PCU3的不同工作时钟频率的情况下其也以所述不同的频率提供相应的要发送的数据，由此在MCU2和PCU3之间的数据传输是解耦的。通信控制器4-1和4-2或MPL根据该例子还单向地工作，由此数据的发送器在发送之后不由接收器获得关于借助于数据发送的消息是否被正确接收的信息。
在由MCU2所包括的中央处理单元(CPU)5与MCU2侧的通信控制器4-1之间的内部通信借助于直接存储器存取DMA实现，其中DMA方案代替具有可优先的数据存储器的自身已知的实现方法。因此可以使得在通过微控制器系统1执行的应用软件上的运行时间作用最小化。
借助于从机选择线SSn，主机选择如下从机，与该从机应发生通信。为此主机、例如MCU2或者由该MCU2所包括的通信控制器4-1具有相应于存在的从机参与者的数量n的数量n个从机选择线SSn。每个从机或由该从机所包括的通信控制器4-2包括从机选择线SS的输入端。如果从机选择用于与主机通信，那么该主机准备好用于要实施的通信，否则不实现在总线的另外的时钟线和/或数据线上的监听。可以设有另外的用作从机的功能组件(未示出)，这在图1中通过另外的选择线SS2或另外的总线线路的分支显示。
通信控制器4-1、4-2分别具有分开的先入先出存储器7-1、7-2例如用于要发送的数据、接收到的数据、直接存储器存取以及中断功能。

Claims (11)

1.一种用于在第一电路(MCU、2)与第二电路(PCU、3)之间——特别是在微控制单元(MCU、2)与机动车控制装置的混合信号电路(PCU、3)之间——数据通信(MPL)的方法，其中，在全双工模式中，在第一电路(MCU、2)与第二电路(PCU、3)之间进行串行数据传输，其特征在于，时钟信号(TXCLK)——特别是用于通过接收器(MCU、2，PCU、3)的数据解码的时钟信号——由数据的发送器(MCU、2，PCU、3)提供。
2.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，设有单向工作模式，其中，数据的发送器(MCU、2，PCU、3)在发送之后不由接收器(MCU、2，PCU、3)获得关于借助于数据发送的消息是否被正确接收的信息。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，第一电路(MCU、2)和第二电路(PCU、3)以不同的频率发送数据。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个由第一电路(MCU、2)所包括的中央处理单元(CPU、5)与至少一个由第一电路(MCU、2)所包括的通信控制器(4-1、4-2)之间的数据通信借助于直接存储器存取(DMA)实现。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，设有多从机功能，其中，用作主机的电路——特别是第一电路(MCU、2)——如此设计，使得该电路能够进行与多个从机(PCU、3)的通信。
6.一种通信控制器(4-1、4-2)，其特征在于，该通信控制器执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
7.根据权利要求6所述的通信控制器(4-1、4-2)，其特征在于，该通信控制器至少具有如下输入端和输出端：
·发送器数据输出端(TX)；
·发送器时钟输出端(TXCLK)；
·一个/多个从机选择线(SS、SSn)；
·接收器数据输入端(RX)；以及
·接收器时钟输入端(RXCLK)。
8.根据权利要求6或7所述的通信控制器(4-1、4-2)，其特征在于，该通信控制器包括先入先出存储器(7-1、7-2)，其中，特别是对于要发送的数据、接收到的数据、直接存储器存取和中断功能设有分开的先入先出存储器(7-1、7-2)。
9.一种特别是机动车制动系统的机动车控制装置中的电路装置(1)，该电路装置包括多个电路(MCU、2，PCU、3)，所述电路装置如此设计，使得所述电路能够相互通信，其特征在于，该电路装置包括至少一个根据权利要求6至8中任一项所述的通信控制器(4-1、4-2)和/或执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
10.根据权利要求9所述的电路装置，其特征在于，第一电路(MCU、2)和第二电路(PCU、3)具有不同的性能、特别是不同的工作时钟频率。
11.根据权利要求9或10所述的电路装置，其特征在于，第一电路(MCU、2)是微控制单元，第二电路(PCU、3)是用于驱控功率电子装置的混合信号电路。
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