CN106458175B - 对于异步的和同步的数据传输来说能够通用的psi5-接口 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于利用车辆（2）中的传感器（10、14）的能够多路复用的接口（30）来发送测量数据（12、16）的方法，所述传感器被设计用于：在物理参量的基础上在数据框（48）中产生所述测量数据（12、16），其中首先要区分应该与事件（60）同步地还是异步地发送所述测量数据（12、16），并且如果应该与所述事件（60）同步地发送所述测量数据（12、16），则按照预先确定的模式（52、54、56）用所述测量数据（12、16）来填充所述数据框（48）并且发送这些测量数据，否则就任意地处理。

Description

对于异步的和同步的数据传输来说能够通用的PSI5-接口

技术领域

本发明涉及用于给电子装置接线的接线装置、电子装置以及用于制造所述电子装置的方法。

背景技术

从WO 2010/037 810 A1中公开了一种用于根据所检测到的物理参量而输出测量数据的传感器。所述传感器将所述测量数据传输给车辆的控制装置。

发明内容

本发明的任务是，改进所述数据传输。

优选地，“数据框”这个概念是指数据包。在此，尤其为所述数据包分配了所定义的存储区，所述数据包被写到或者存到所述存储区中。

按照本发明的一个方面，在一种用于利用传感器的能够多路复用的接口发送测量数据的方法中，首先要区分，应该与事件同步地还是异步地发送所述测量数据，并且如果应该与所述事件同步地发送所测量数据，则按照一种预先确定的模式用所述测量数据来填充所述数据框并且发送这些测量数据，否则就任意处理，其中所述传感器被设计用于：在物理参量的基础上产生所述测量数据。

所说明的方法以以下考虑为基础：用于合并并且同时传输来自不同的传感器的测量数据的多路复用协议由构造上看来原则上不同于单信道协议，在所述单信道协议中传输仅仅来自一个唯一的传感器的测量数据。在车辆中，这样的、例如用于传输来自惯性传感器的测量数据的多路复用协议是必要的，所述惯性传感器输出多达六种不同的测量数据，详细来讲是摆振率、俯仰率、偏转率、纵向加速度、横向加速度和垂直加速度。而在发送来自仅仅输出转速脉冲的转速传感器的测量数据时，单信道协议就会足够。但是，如果所述转速传感器在特定的时刻、例如在车辆维护时作为所述转速脉冲的补充也要输出维护数据，事实就变得更加棘手，因为而后用于进行数据传输的多路复用协议又是必要的。

所述两种协议种类的前面所提到的构造的主要差别在于，对于多路复用协议来说所有发送器、也就是传感器在进行数据传输时必须遵从特定的规则，以便没有传感器与其他传感器同时进行发送并且就这样失去所述测量数据。而对于异步的、单信道的连接来说，总是仅仅一个传感器来发送，因而在这里不应该设置规则，因为对可能的同步脉冲的等候例如导致无意的带宽损失。因此，用于所述两种接口的硬件在构造方面彼此有别，因而对于所述两种协议种类来说必须提供自身的芯片。

在这里，所说明的方法考虑如下：所述测量数据的接收器在所述同步的多路复用协议的范围内仅仅考虑到所发送的测量数据，所发送的测量数据按照上面所提到的规则以及由此所述预先确定的模式对所述接收器来说是特定的。而所述测量数据的接收器在所述异步的单信道协议的情况下则考虑到所有所接收的测量数据，这一点与按照特定的规则或者预先确定的模式在传感器侧是否发送了所述测量数据无关。也就是说，所述传感器也可以在单信道情况中按照所述多路复用协议的规则来发送所述测量数据，因为所述接收器本来就考虑到了一切它所接收的信息并且忽略所述预先确定的模式。但是，所述传感器在单信道协议的情况下不需要等候用于进行同步的事件，例如同步脉冲。因此，所述传感器应该优选为了有效地利用传输带宽而在异步的单信道协议的范围内立即发送所述测量数据。否则，所述传感器无论如何应该按照本发明用预先确定的模式来发送所述测量数据，这用于同步地传输所述测量数据，因为所述接收器也可以在异步的情况中相应地对这些测量数据进行进一步处理。

这样的方法可以在一个唯一的芯片中得到实现，但是其中而后应该提供判定基础，是应该同步地还是异步地发送所述测量数据。这可以通过内部的标记的保存、通过外部的信号化、通过对于发送测量数据的传感器的种类的识别或者以任意其他的方式来进行。

在所说明的方法的一种改进方案中，在用所述测量数据填充每个数据框之前要检查，应该同步地还是异步地发送所述测量数据。通过这种方式，像例如在上面提到的、转速度传感器应该一次性一同发送诊断数据并且另一次不发送诊断数据这种情况一样，也可以在运行过程中在上面所提到的多路复用协议与单信道协议之间进行切换。

在另一种改进方案中，所说明的方法包括从中间存储器中调用测量数据的步骤，所述传感器在产生所述测量数据之后将其保存在所述中间存储器中。在所述中间存储器的范围内，在发送之前可以将所述测量数据收集起来，以便不必在产生所述测量数据之后就立即将其发送出去。这一点尤其对于测量数据的同步传输来说是有利的，在所述同步传输的范围内至少可以将所述测量数据一直收集到出现下一个同步事件为止。

在所说明的方法的一种特殊的改进方案中，所述中间存储器包括至少两个存储区，其中至少一个存储区用于保存所述测量数据。在另一个存储区中，而后可以保存与有待发送的数据无关的数据。这例如可以是在其他物理参量的基础上产生的测量数据或者可以是例如可以对所述传感器的功能状态进行描述的诊断数据。可以以简单的方式从这样的具有不同的存储区的中间存储器中收集有待发送的、包括所述测量数据的数据并且为了发送而将其准备好。

在所说明的方法的一种优选的改进方案中，将所述存储区中的至少另一个存储区用于保存所述诊断数据。而后可以为了维护目的或者在所述传感器的故障情况中将这些诊断数据调用出来，并且将其发送给接收装置，所述接收装置例如是控制装置。

在所说明的方法的另一种改进方案中，所述数据框被划分为至少两个时隙，其中将所述时隙中的至少一个时隙分配给用于发送的测量数据，为了填充所述数据框而按照所述预先给定的模式来将所述测量数据填充到所分配的时隙中。用所述时隙，可以以简单的方式模拟不同的信道，不同种类的有待传输的数据可以被填充到所述不同的信道中。而如果进行异步的传输，则可以容易地用所述测量数据来填充每个数据框的每个时隙并且将其发送出去，其中所述测量数据是一种有待传输的数据。

在一种额外的改进方案中，所说明的方法包括下述步骤：如果要同步地发送所述测量数据并且要为其他的有待传输的数据保留（freihalten）至少一个被跳过的时隙，则在所述事件之后延迟至少一个时隙来对所述数据框进行填充。通过这种方式，可以跳过已经为其他的数据预留或者设置的时隙。

按照本发明的另一个方面，提供了一种用于传感器的数据接口，该数据接口能够多路复用并且被设计用于实施所说明的方法之一。

在所说明的方法的一种改进方案中，所说明的数据接口是被称为PSI5-接口的外围传感器接口5-接口。PSI5-接口建立在双芯导线的基础上并且在汽车电子器件中用于将外设的传感器连接到电子控制器上。因为PSI5-接口用异步的和同步的通信来支持点对点配置及总线配置，所以所说明的方法可以在这样的接口的范围内在技术上特别容易地得到实现。

按照本发明的另一个方面，传感器包括被设计用于在物理参量的基础上产生测量数据的传感元件以及所说明的用于发送测量数据的能够多路复用的数据接口之一。

附图说明

本发明的上面所描述的特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式方法结合下面对实施例所作的描述而变得更清楚易懂，下面结合附图对所述实施例进行详细解释，其中：

图1是具有行驶动力学调节机构的车辆的示意图；

图2是用于所述行驶动力学调节机构的惯性传感器的示意图；

图3是能够由所述惯性传感器发送的数据框的示意图；

图4是一种备选的能够由所述惯性传感器发送的数据框的示意图；

图5是一种依然备选的能够由所述惯性传感器发送的数据框的示意图；

图6是能够为了发送图3到5的数据框而执行的程序的流程图；并且

图7是一种能够为了发送图3到5的数据框而执行的备选程序的流程图。

在附图中，相同的技术元件设有相同的附图标记并且仅仅描述一次。

具体实施方式

现在参照图1，图1示出了具有本身已知的行驶动力学调节机构的车辆2的示意图。关于这种行驶动力学调节机构的细节例如可以从DE 10 2011 080 789 A1中得知。

所述车辆2包括一个底盘4和四个车轮6。每个车轮 6都可以通过位置固定地被固定在所述底盘4上的制动器8来相对于所述底盘4减慢，以使得处于未进一步示出的道路上的车辆2的运动减慢。

在此，可能会以本领域技术人员所已知的方式出现以下情况：所述车辆2的车轮6失去其地面附着并且所述车辆2由于转向不足或者过度转向而甚至离开例如通过未进一步示出的方向盘预先给定的轨迹。这通过本身所已知的调节回路、例如ABS（防抱死系统）和ESP（电子稳定程序）来加以避免。在这样的调节回路中，通过传感器来检测测量数据。调节器而后将所述测量数据与额定数据进行比较并且借助于调整元件使所述测量数据接近所述额定数据。

在当前的实施方案中，所述车辆2具有处于所述车轮6上的转速传感器10作为传感器，所述转速传感器相应地检测所述车轮6的转速12作为测量数据。此外，所述车辆2具有惯性传感器14作为传感器，该惯性传感器检测所述车辆2的行驶动力学数据16作为测量数据，可以以对本领域技术人员来说本身已知的方式从所述行驶动力学数据中例如输出俯仰率17、摆振率18、偏转率19、横向加速度20、纵向加速度21和/或垂直加速度22。这些测量数据在图2中被详细地勾画出来。

在所检测到的转速12和行驶动力学数据16的基础上，调节器23可以以对本领域技术人员来说已知的方式来确定，所述车辆2是否在车行道上滑动或者甚至偏离上面所提到的预先给定的轨迹并且相应地用本身已知的调节器输出信号24来对此作出反应。所述调节器输出信号24而后可以由调整装置25来使用，以用于借助调整信号26来操控调整元件、例如所述制动器8，所述调整元件以本身已知的方式对所述滑动和偏离预先给定的轨迹的偏差作出反应。

所述调节器18例如可以被集成到所述车辆2的本身已知的马达控制机构中。所述调节器18和所述调整装置25也可以构造为一个共同的调节装置并且可选地被集成到前面所提到的马达控制机构中。

借助于图2要对将所述测量数据12、16从所述传感器10、14传输给所述调节器23的情况进行详细解释。

为简便起见，在图2中示意性地仅仅示出了所述四个转速传感器10中的两个转速传感器。剩余的转速传感器10通过省略号来勾画出来。所述转速传感器10中的每个转速传感器都可以任意地构成，只要其输出信号取决于其车轮6的有待检测的转速12。所述转速传感器10可以构造为主动的转速传感器，所述主动的转速传感器分别包括一个磁致伸缩的传感元件28。有关于此的细节例如可以从DE 101 46 949 A1中得知。

随后将用传感元件28所检测到的转速12输出给数据接口30，该数据接口而后以尚有待描述的方式将这些转速12作为测量数据传输给所述调节器23。

所述惯性传感器14也可以任意地构成。在当前的实施方案的范围内，所述惯性传感器14应该输出上面所提到的行驶动力学数据16。不过，在特殊的应用情况的范围内，也可以略去所述行驶动力学数据16中的单个的行驶动力学数据。因此在上面所提到的行驶动力学调节机构中，例如所述垂直加速度22不重要。所述惯性传感器14对于所述俯仰率17来说、对于所述摆振率18来说并且对于所述偏转率19来说可以分别包括一个旋转速率传感元件31，并且对于所述横向加速度20来说、对于所述纵向加速度21来说并且对于所述垂直加速度22来说可以分别包括一个像例如在DE 10 2009 019 318 A1中所公开的那样的加速度传感元件32。而后将各个所检测到的行驶动力学数据16传输给数据接口30，该数据接口而后将所述行驶动力学数据16以尚有待描述的方式传输给所述调节器23。

在所述传感器10、14中的每个传感器中，还可以额外地布置诊断装置34。这个诊断装置可以被连接到故障存储器36上，以本身已知的方式将故障数据38填写到所述故障存储器中，所述故障数据描述相应的传感器10、14的故障状态，其中根据要求能够读出所述故障存储器36的数据。因此，所述调节器23可以用诊断要求40来要求相应的传感器10、14传输所述故障数据38。而后所述诊断装置34应该读出所述故障数据38并且将其相应地输出给所述数据接口30，以用于传输给所述调节器23。例如可以为了维护目的或者为了故障分析而读出所述故障数据38。

每个传感器10、12中的数据接口30在当前的实施方案中构造为PSI5-接口，并且包括一个具有多个存储区44的中间存储器42和一个信号处理器46。PSI5是用于接口的标准，所述接口基于双芯导线并且在汽车电子器件中用于将外设的传感器连接到电子控制器上。在所述PSI5-标准的范围内，不仅调节单信道的总线通信而且调节异步的和同步的总线通信。

“单信道的通信” 下面应该是指所述数据接口30之一与所述调节器23之间的数据传输，在进行所述数据传输时仅仅传输一种唯一的测量数据、也就是例如关于车轮6的转速12或者所述车辆2的偏转率19。因为在所述PSI5-标准的范围内通过一根唯一的双芯导线来发送所述测量数据，从而仅仅存在一条物理数据信道，而多信道的通信的前提是，在所述唯一的物理数据信道中通过多条逻辑数据信道来多路复用不同种类的测量数据。在当前的实施方案的范围内，相应的信号处理器46承担对于所述测量数据的单信道的或者多信道的发送的控制工作。但是，测量数据的单信道的发送的过程根本上有别于测量数据的多信道的发送。因此，相应的信号处理器46以及由此相应的数据接口30也彼此有别。也就是说，输出不同种类的测量数据、即不同种类的行驶动力学数据16的惯性传感器14用的数据接口30有别于所述转速传感器10之一用的数据接口30。

但是，这推高了制造成本，因为对每个传感器来说都必须制造自身的信号处理器46。更好的是，统一地制造用于每个传感器10、14的信号处理器46。为了在所述惯性传感器14中使用与在所述转速传感器10中相同的信号处理器46并且由此降低制造成本，在当前的实施方案的范围内建议，虚拟地多路复用本来可以单信道传输的测量数据。也就是说，在进行单信道的数据传输的情况下并且在进行多信道的数据传输的情况下使用相同的、用于发送测量数据的模式。因为所述调节器23本来就必须理解所述两种形式的数据传输，所以不必为了单信道传输的测量数据的虚拟的多路复用而在所述调节器23上并且由此在所述接收器上进一步在技术上进行改动。相反，所述调节器23可能甚至可以进一步得到简化。

下面要借助于图3到5对用于在PSI5-标准的范围内多路复用测量数据的模式进行解释。

为了传输所述测量数据、也就是来自所述转速传感器10之一的转速12或者来自所述惯性传感器14的行驶动力学数据16，形成在时间上彼此先后相随的、具有框持续时间50的数据框48。在此，所述各个数据框48以没有限制的方式被划分为第一时隙52、第二时隙54和第三时隙56。在所述时隙52到56中的每个时隙之内可以将测量数据从所述传感器10、14之一传输给所述调节器23。

只要如在图3中示出的那样单信道地传输仅仅一种测量数据、也就是例如所述转速12，那么发送测量数据的数据接口30就可以先后用所述测量数据、也就是用所述转速12来填充每个数据框48的各个时隙52到56并且将其发送给所述调节器23。在发送之前不需要注意另外的技术上的预防措施。

所述调节器23以相应的时间顺序接收在所述时隙52到56中所发送的测量数据并且而后可以对其进行进一步处理。

在图4的范围内，所述调节器23可以发出同步信号58，以用于控制所述各个传感器的测量数据的传输。所述同步信号58包括同步脉冲60，用所述同步脉冲通过所述调节器23来预先给定所述各个数据框48的开始。

在图4的范围内要假设，所述惯性传感器14应该用所述行驶动力学数据-偏转率19和横向加速度20-来填充所述数据框48。在此应该在所述第一时隙19中并且在所述第二时隙54中传输所述偏转率19。所述第一时隙相对于所述同步脉冲60具有第一延时62。因此，所述惯性传感器14在探测到所述同步脉冲60之后等待所述第一延时62过去并且而后用所述偏转率19来填充所述第一和第二时隙52、54。接着，所述惯性传感器14可以朝所述第三时隙56中填入所述横向加速度56。

而后针对每个数据框48重复这个过程。

在图5的范围内，要以稍许不现实的方式假设，为所述转速传感器10之一预留所述第一时隙52，该转速传感器而后在所述第一时隙52之内将所述转速12传输给所述调节器23。这一点之所以不现实，是因为所述转速传感器10以连续的转速脉冲的形式传输所述转速12。每个转速传感器10因此都如在图3中所示出的那样将其所测量的转速12传输给所述调节器23。但是为了更好地理解多个被连接到所述调节器23上的发送器的原理，而应该为简单起见来假设这种场景。

所述转速传感器10以在图4的范围内所解释的方式来填充每个数据框48的第一时隙52。但是，在这种情况下所述转速传感器停止填充所述第一时隙52之后的时隙。

而所述惯性传感器14则在所述填充之前等待第二延时64过去。该第二延时持续跟所述第二时隙54在时间上与所述同步脉冲60隔开的时段一样长的时间。此后，所述惯性传感器以在图4的范围内所解释的方式用所述偏转率19来填充所述第二时隙54并且用所述横向加速度来填充所述第三时隙56。

因此，通过所述各个数据框48的在图5的范围内所解释的使用，不同的发送器可以将测量数据传输给所述调节器。

除了所述测量数据之外，也可以用其他数据、例如所述故障数据38来填充所述各个时隙52、54、56。如果例如在图4的范围内向所述惯性传感器14发送诊断要求40，那么而后所述惯性传感器14就例如可以在所述两个时隙52、54之一中代替传输所述偏转率19而传输所述故障数据38。

下面要借助于图6对一种方法进行解释，用该方法可以产生在图3到5中示出的、用于传输测量数据的数据框48。作为替代方案或者补充方案，当然也可以传输所述故障数据38。

所述方法在通过所述信号处理器46执行的情况下以开始状态66来开始，不需要对所述开始状态66进行详细定义。

此后，在初始化步骤68中将所有变量设置到特定的数值、例如零，它们用于查询有待传输的变量。这些变量例如包括指向有待传输的测量数据指标（Zeiger）以及描述所述数据框48的变量、即数据框的序号等等。

随后用查询步骤70来检查，所述有待传输的测量数据是否应该与所述同步信号58同步地传输。如果应该与所述同步信号58一起传输所述测量数据，则随后跟随着用于进行同步的程序段。否则就跳过这个程序段。

所述用于进行同步的程序段在步骤72中以等候步骤74来开始，只要没有探测到同步脉冲60，就一直由查询步骤70来操控所述等候步骤。而后，在探测到所述同步脉冲60之后，在延迟步骤76的范围内还以预先给定的延时进行延迟，所述延时例如可以是上面所提到的延时62、64之一。由此结束所述用于进行同步的程序段。

在所述用于进行同步的程序段之后紧接着是一个用于形成所述数据框48的程序段。为此首先在另一个初始化步骤78中将辅助计数器设置到预先确定的数值。这个辅助计数器用于对每个数据框48的时隙52、54、56进行计数。

此后，开始用所述有待传输的测量数据来填写（beschreiben）所述数据框48。

为此首先在判定步骤80中借助于所述辅助计数器来检查，是否达到了能够填写的时隙52、54、56的最大允许的数目。如果例如像在图4中那样为了传输所述偏转率10而仅仅允许填写两个时隙，那么这个最大允许的数目就是二。如果超过了所述能够填写的时隙52、54、56的最大允许的数目，那就开始填写新的数据框48并且返回到所述判定步骤70，在所述判定步骤中必要时重新进入到所述用于进行同步的程序段中。

否则所述判定步骤80就引起另一判定步骤82，在该另一判定步骤的范围内要检查，是否已经完全读出用于有待传输的测量数据的中间存储器42的相应的存储区44的数据。这例如可以通过以下方式来实现：检查指向具有有待传输的测量数据的存储区的指标的数值是否已经达到预先确定的最大值。

如果所述另一判定步骤82表明，还没有传输所有有待传输的测量数据，则在传输步骤84中传输当前有待传输的测量数据。否则要事先在复位步骤86中确保，可以读出有待传输的测量数据。这例如可以通过以下方式来进行：使指向具有测量数据的存储区的指标的数值复位。

下面借助于图7对前面所解释的方法的一种改进方案进行描述。这种方法也又由所述信号处理器46来实施。

用所述测量数据来填充所述数据框48的过程基本上与图6的方法相同地进行。仅仅交换了几个步骤，以用于说明，所述步骤不必强制地以在图6中所示出的顺序来执行。

此外，在当前的实施方案的范围内加进来一个用于进行初始化的程序段。在上面所提到的PSI5协议的范围内实施这样的初始化，以用于在每次冷起动或者重新起动之后实施对于所述传感器的识别。

为此，首先在判定步骤88的范围内检查，是否发送了所有初始化数据。此后，在所述已经解释的判定步骤80的范围内检查，是否在当前有待填充的数据框48中到达了最后一个时隙56。在这种情况下要等候新的数据框48的开始。否则要在另一个判定步骤90的范围内检查，是否为了进行特定的识别而发送所有识别数据、在所述PSI5协议的范围内也就是ID编号和ID日期。如果不是这样，则在下一个步骤92中在当前的数据框48中选择下一个时隙52、54、56。否则，要在选择步骤96中首先选择下一批识别数据。最后，在另一个判定步骤98中判定，是否发送了ID编号或者ID日期、也就是关于所述ID编号的信息。而后相应地在第一发送步骤100中发送所述ID编号或者在第二发送步骤102中发送所述ID日期。

在此也可以将图6和7的方法彼此组合起来。

Claims (10)

1.用于利用车辆（2）中的传感器（10、14）的能够多路复用的接口（30）来发送测量数据（12、16）的方法，所述传感器被设计用于：在物理参量的基础上在数据框（48）中产生所述测量数据（12、16），其中首先要区分应该与事件（60）同步地还是异步地发送所述测量数据（12、16），并且如果应该与所述事件（60）同步地发送所述测量数据（12、16），就按照预先确定的模式（52、54、56）用所述测量数据（12、16）来填充所述数据框（48）并且发送这些测量数据，否则就任意地处理。

2.按权利要求1所述的方法，其中在用所述测量数据（12、16）填充每个数据框（48）之前检查，应该同步还是应该异步地发送所述测量数据（12、16）。

3.按权利要求1所述的方法，包括：从中间存储器（42）中调用所述测量数据（12、16），所述传感器（10、14）在产生所述测量数据（12、16）之后将其保存在所述中间存储器中。

4.按权利要求3所述的方法，其中所述中间存储器（42）包括至少两个存储区（44），其中至少一个存储区用于保存所述测量数据（12、16）。

5.按权利要求4所述的方法，其中所述存储区（44）中的至少另一个存储区用于保存诊断数据（38）。

6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述数据框（48）被划分为至少两个时隙（52、54、56），并且将所述时隙（52、54、56）中的至少一个时隙分配给用于发送的测量数据（12、16），并且其中为了按照预先确定的模式来填充所述数据框（48）而将所述测量数据（12、16）填充到所分配的时隙（52、54、56）中。

7.按权利要求5所述的方法，包括：如果要同步地发送所述测量数据（12、16）并且要为其他有待传输的数据保留至少一个被跳过的时隙（52、54、56），则在所述事件（60）之后延迟至少一个时隙（52、54、56）来对所述数据框（48）进行填充。

8.用于利用车辆（2）中的传感器（10、14）的能够多路复用的接口（30）来发送测量数据的装置（46），该装置被设计用于实施按前述权利要求中任一项所述的方法。

9.用于传感器（10、14）的数据接口（30）、被称为PSI5-接口的外围传感器接口5-接口，所述数据接口能够多路复用并且包括按权利要求8所述的装置。

10. 传感器，包括：

-被设计用于在物理参量的基础上产生测量数据（12、16）的传感元件（31、31）；以及

-用于发送所述测量数据（12、16）的能够多路复用的按权利要求9所述的用于传感器（10、14）的数据接口（30）。