CN112514331B - 基于dsi协议操作机动车辆中的传感器装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于基于DSI协议操作机动车辆(1)中的传感器装置(2)的方法，其中‑所述传感器装置(2)具有作为主机的中央处理单元(3)和作为由所述主机控制的从机的多个传感器单元(S1、S2、S3)，‑所述中央处理单元(3)和所述传感器单元(S1、S2、S3)连接至总线(4)，并且‑所述中央处理单元(3)和所述传感器单元(S1、S2、S3)之间的通信经由所述总线(4)进行，其特征在于以下方法步骤：‑从所述中央处理单元(3)向第一传感器(S1)发送第一消息，并且随后‑从所述中央处理单元(3)向第二传感器(S2)发送第二消息，而无需所述中央处理单元(3)等待从所述第一传感器(S1)接收响应消息。以此方式，提供了一种用于操作机动车辆(1)中的传感器装置(2)的方法，其中，所述主机和所述从机之间的通信通常可以以高有效载荷数据速率进行，并且同时确保预定的ASIL级别。

Description

基于DSI协议操作机动车辆中的传感器装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于基于DSI协议操作机动车辆中的传感器装置的方法，其中该传感器装置具有作为主机的中央处理单元和由主机控制的作为从机的多个传感器单元，中央处理单元和传感器单元连接至总线，并且中央处理单元和传感器单元之间的通信经由总线进行。本发明还涉及这种方法在机动车辆中的使用、传感器装置和具有这种传感器装置的车辆。

背景技术

在汽车领域，DSI3总线和DSI协议可用于与车辆中的传感器通信。DSI协议分布式系统接口(请参阅：“DSI3总线标准”，修订版1.00，出版日期为2011年2月16日，其规范在此通过明确并入的方式构成本发明公开的一部分)是一种允许基于简单的双线式电缆布置来构建传感器网络的协议，在该传感器网络中，主机经由总线与一个或多个从机进行通信。DSI协议主要基于在机动车辆中的使用，以便使用主机来轮询和/或控制多个从机，特别是传感器和致动器。

DSI协议的规范规定，这种传感器装置可以在两个操作类别之一中操作，这些操作类别首先是“信号功能类别”，其次是“功率功能类别”。该协议还规定了主机和从机之间的总线的三种不同的基本使用方式：

在CRM模式(命令和响应模式)下，主机和从机之间进行双向通信。主机发送命令(Command)，从机对此进行响应(Response)。例如，此方法用于配置从机或选择性地从从机查询特定值。

在PDCM模式(定期数据收集模式)下，从机在指定的时隙内向主机发送相对大量的数据，其中，主机的传输活动限于通过同步信号(广播读取命令)向从机提供用于确定该时隙的参考点。从机已经预先配备了有关其各自时隙的信息，因此它们可以通过确定其各自的传输时间间隔来响应于该同步信号，在此基础上，它们可以将其传感器数据发送给主机。

在功率阶段，传输相对大量的电能，以便为具有高能耗的从机提供足够的能量。

根据上述规范的上述信号功能类别主要用于具有低能耗的从机的连接，并且需要从该从机向主机发送相对大量的数据。在调试了信号功能类别的传感器装置后，首先在CRM模式下进行主机和从机之间的通信阶段，在此阶段中，通常例如根据上述用于此从机的PDCM时隙的参数来配置该从机。一旦完成该阶段，传感器装置就切换到PDCM模式，在该模式下，从机始终通过在相应分配的时隙中将获取的数据传输到中央实体来响应主机的同步信号。通常，在传感器装置的操作中断之前，不会再次退出PDCM模式下的该阶段。根据信号功能类别，不提供功率阶段，并且由于从机的能耗低，也不需要该功率阶段。

上述功率功能类别主要用于具有较高能耗的从机的连接，并且需要从主机向从机发送的数据量相对较小。在功率功能类别的传感器装置的操作期间，一方面CRM模式下的主机和从机之间的通信阶段与另一方面功率阶段交替发生。功率阶段的持续时间通常非常重要。与CRM模式相比，在这些阶段中以更高的电压向从机提供相对大量的能量特别意味着可操作致动器，其中，这通常是基于先前在CRM阶段中从主机向从机发送的控制命令来执行的。根据功率功能类别，不使用PDCM模式，这是因为由于数据量较小，上述致动器也不要求使用PDCM模式。

在PDCM模式下，数据传输遵循主机指定的固定模式。这通常涉及为每个从机分配一固定的时隙，即：相对于由主机发送的同步信号的指定时间段，在该时间段中可以将数据从相应的从机发送给主机。

当今，基于超声技术的机动车辆停车辅助系统已越来越多地集成到超越传统停车过程的功能中。除了这些传感器的跨功能使用(例如用于自动制动过程)以外，关于ASIL分类(ASIL＝“汽车安全完整性等级”)的可靠性和安全性分类也发挥越来越重要的作用。在这方面，还参考了标准ISO 26262：2011“道路车辆-功能安全性”，该标准代表了汽车领域中机动车辆电气和电子系统的国际有效标准。ASIL分类是在上述标准中定义的风险分类系统，其中可以通过使用三个参数来确定某些情形或情况下的ASIL等级，可以从所述ASIL等级中得出各种类别，其中还包括可允许的故障概率：

ASIL A：建议的故障概率小于10^-6/小时

ASIL B：建议的故障概率小于10^-7/小时

ASIL C：要求的故障概率小于10^-7/小时

ASIL D：要求的故障概率小于10^-8/小时

ASIL级别A、B、C和D对各个系统有相应的要求。如果尽管驾驶员提出了相应要求，但机动车辆仍未加速，则仅适用例如ASIL B，而ASIL D通常适用于全自动驾驶系统。

此类功能，尤其是基于人工神经网络(ANN)的功能，需要将大量数据从传感器(从机)传输给包含中央处理单元(主机)的控制单元(ECU-“电子控制单元”)。例如，如果在将数据从传感器传输给中央处理单元时可以达到的有效载荷数据速率不足以足够快地向中央处理单元传输可靠操作ANN所需的所有数据，则将不再保证使用该ANN的这种传感器布置的正常运行。特别地，ANN原则上仍可以通过少量可用数据而备用。但是，必须预料到ANN的输出数据的可靠性会降低，因此可能无法维持指定的ASIL级别。

WO 2016/054345 A1描述了一种用于监测结构的状况或完整性的超声系统，例如在石油、天然气或发电行业中使用的超声系统。该系统包括多个超声传感器和至少一个数字传感器接口。

DE 10 2013 226 376 A1描述了一种用于操作具有超声传感器和控制单元的传感器系统的方法，其中，数据在电流调制的基础上从超声传感器传输到控制单元，并且数据在电压调制的基础上从控制单元传输到传感器。在修改了适当的PSI5数据总线接口之后，该方案允许仅将这样的数据总线和LIN数据总线相互组合以进行数据传输，从而利用两个总线系统的优势。

DE 10 2012 103 907 A1描述了一种用于操作与发送单元连接的机动车辆控制单元的接收单元的方法。接收单元将标识符添加到接收到的信号中，该标识符包含用于发送单元的虚拟地址。这可用于将符合PSI5版本1标准的传感器单元连接到以PSI版本2标准处理信号的机动车辆控制单元。

最后，EP 2 263 102 B1描述了一种具有多个传感器的基于超声的驾驶员辅助系统。每个传感器都分配有一个单独的识别码，控制单元可以通过接口读取该识别码。该接口是双线式总线接口，被设计为符合外围传感器接口(PSI)。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于操作机动车辆中的传感器装置的方法，其中，主机和从机之间的通信通常可以以高有效载荷数据速率进行，并且同时确保预定的ASIL等级。

该目的通过独立专利权利要求的主题来实现。在从属权利要求中描述了本发明的优选发展。

因此，根据本发明，提供了一种用于基于DSI协议操作机动车辆中的传感器装置的方法，其中

-传感器装置具有作为主机的中央处理单元和由主机控制的作为从机的多个传感器单元，

-中央处理单元和传感器单元连接至总线，并且

-中央处理单元和传感器单元之间的通信经由总线进行，

其特征在于以下方法步骤：

-从中央处理单元向第一传感器发送第一消息，并且随后

-从中央处理单元向第二传感器发送第二消息而无需中央处理单元等待从第一传感器接收响应消息。

在当前情况下，如果说涉及基于DSI协议的方法，则意味着该方法使用DSI协议，但不意味着该方法必须完全符合DSI3标准。而是，该方法可以超出该标准或扩展该标准。在当前情况下，提供了DSI3标准的可配置模式，该模式可用于非常有效地(即：在短时间内)将消息发送到各种传感器。可以针对某些情况选择此模式，以便随后切换回常规模式。

根据本发明的一种优选的发展例，规定在完成第一消息的发送之后立即开始第二消息的发送。因此，即使在已发送第一条消息之后存在响应消息，也不必等待这样的响应消息的接收。而是，在已发送第一消息之后，无论是否接收到这样的响应消息，直接发送第二消息。此外，优选地认为，第一传感器在接收到第一消息时不发送响应消息。这提供了一种模式，与上述的CRM模式相反，该模式通过省去针对传感器接收到的消息的响应消息或通过至少不等待接收到这样的响应消息来节省时间。

优选地，在第二消息的发送之后，提供以下方法步骤：

-从中央处理单元向另一传感器发送另一消息，而无需中央处理单元等待从已预先直接向其发送消息的传感器接收响应消息。同样在这种情况下，在一实施例中具有优点，根据该实施例，在预先已直接发送的消息的发送已经完成之后，立即开始另一消息的发送。此外，优选地认为，事先已直接向其发送消息的该传感器不针对其已接收的消息发送响应消息。

根据本发明的一种优选的发展例，对于其他传感器继续该方法。该方法优选地被设计成使得从中央处理单元向另一传感器发送另一消息而无需中央处理单元等待从预先已向其发送消息的传感器接收响应消息的该方法步骤针对其他传感器重复至少一次。

从中央处理单元向传感器发送的消息原则上可以包括各种有效载荷数据。但是，优选的是，从中央处理单元向传感器发送的消息包含用于各个传感器的配置命令。

根据本发明的一种优选的发展例，在第一消息的发送之前，最终提供以下方法步骤：

-从中央处理单元向传感器发送消息，禁止传感器针对从中央处理单元接收的消息发送响应消息。这将整个系统切换到一种模式，该模式不同于CRM模式，它不是通过不要求传感器的响应消息而节省时间，而是禁止了响应消息。

根据本发明，提供了一种如上所述的方法在机动车辆中的使用。

另外，本发明还涉及一种其上存储有指令的非易失性计算机可读存储介质，当在处理器上执行该指令时，该指令实现上述方法。

本发明还涉及一种传感器装置，该传感器装置被设置用于通过如上所述的方法进行操作。传感器装置优选具有超声传感器单元，用于发送和/或接收超声信号，以作为传感器单元。

因此，在本发明的范围内，借助于例如从主机到所有从机的配置消息，该主机规定所有从机的行为，使得对于所接收的消息不发送响应。其结果是，主机和从机均知晓是否处于CRM模式，即：需要从机响应消息(“响应”)的模式，还是处于不需要从机响应消息的模式。不需要响应消息的模式允许从主机到从机的多个消息的快速顺序排列。

这样可以快速配置从机，从而可以准备好快速使用整个系统。另外，一个优点是减少了功耗，因为不需要生成响应消息。最后，在专用集成电路(ASIC)作为主机的情况下，主机不需要任何额外的存储器用于从机的响应消息，这也是有利的，这意味着可以低成本并且轻松地生产主机。这对于超声传感器尤其有利，因为与其他传感器相比，超声传感器有时甚至在测量过程中都需要大量的配置数据，并且由于声音在空气中的传播时间而具有相对较慢的测量周期。

附图说明

在下文中使用优选的示范性实施例、参照附图详细解释本发明。所描述的特征可以单独地或组合地代表本发明的方面。

附图中：

图1示意性地示出了一种具有根据本发明的优选示范性实施例的传感器装置的车辆，该传感器装置以中央处理单元为主机而以三个传感器单元为从机，主机与从机以菊花链方式配置。

图2a和2b示意性地示出了根据本发明的优选示范性实施例的通信模式与CRM模式的比较，其中，中央处理单元与传感器通信而无需传感器发送响应消息。

具体实施方式

图1示意性地示出了具有根据本发明的优选示范性实施例的传感器装置的车辆1。传感器装置2具有中央处理单元3和三个传感器单元S1、S2和S3。主机3和传感器单元S1、S2、S3通过总线4彼此连接，该总线为双线式总线。此外，认为三个传感器单元S1、S2、S3和中央处理单元3彼此串联连接，也就是说以所谓的菊花链配置连接。

中央处理单元3是由上述DSI3规范定义的主机，其通过总线4连接至三个传感器单元S1、S2、S3，它们作为DSI3规范定义的从机，因此总的来说，存在由DSI3规范定义的总线。此外，传感器单元S1、S2、S3是用于发送和/或接收超声信号的超声传感器单元，其代表停车辅助系统的超声传感器单元。

在当前情况下，中央处理单元3与传感器单元S1、S2、S3之间的通信发生在这样的模式下：如图1所示，中央处理单元3向传感器单元S1、S2、S3发送命令F1、F2、F3。

在当前情况下描述的根据本发明的优选示范性实施例的模式中，消息从中央处理单元3发送给传感器单元S1、S2、S3，该模式与先前描述的CRM模式明显不同。在此方面参考图2a和图2b。

图2a示出了根据常规CRM模式的中央处理单元3与传感器单元S1、S2、S3之间的通信。该图示示出了中央处理单元3如何将CRM消息CRM1、CRM2和CRM3发送给传感器单元S1、S2、S3的时间顺序，在每种情况下，在CRM消息CRM1、CRM2、CRM3之间都有一个停顿。在这些停顿中，响应R1、R2、R3由相应的传感器单元S1、S2、S3返回给中央处理单元。这些响应R1、R2、R3例如可以是确认已经理解了从中央处理单元3发送给传感器S1、S2、S3的命令。但是，响应R1、R2、R3还可以提供有关已由传感器S1、S2、S3捕获的数据的信息。总而言之，用于发送CRM消息CRM1、CRM2、CRM3和响应R1、R2、R3的通信花费了时间t_CRM。

图2b描绘了在当前情况下描述的根据本发明的优选实施例的模式。可以看出，在此，仅由中央处理单元3发送了消息CM1、CM2、CM3，而传感器S1、S2、S3没有应答。因此，不存在需要由中央处理单元3记录的响应消息。因此，可以立即一个接一个地发送消息CM1、CM2、CM3。这总共花费了时间t_CM，这意味着与图2a中描绘的CRM模式相比，从中央处理单元3向传感器S1、S2、S3发送消息CM1、CM2、CM3所需的时间减少了Δt。

因此，在当前情况下描述的本发明的优选示范性实施例的基本方面还在于，发送给传感器S1、S2、S3的消息CM1、CM2、CM3实际上仅用于单个传感器S1、S2、S3。这意味着来自中央处理单元3的消息CM1用于传感器S1，来自中央处理单元3的消息CM2用于传感器S2，并且来自中央处理单元3的消息CM3用于传感器S3。这也将此处描述的模式和中央处理单元3发送的消息与DSI3标准中规定的情况区分开，在DSI3标准中，可以从中央处理单元3同时向所有传感器S1、S2、S3发送称为“全局命令”的命令，而传感器S1、S2、S3不响应。因此，该“全局命令”命令不允许传感器S1、S2、S3单独寻址。“全局命令”命令始终链接到地址“0”(即“全部”)也表明了这一点。

总体上，在当前情况下描述的本发明的优选示范性实施例的模式因此允许传感器S1、S2、S3的快速单独配置，这还允许整个传感器装置2快速地准备好使用。由于传感器S1、S2、S3不需要生成响应消息，功耗也降低了，这意味着可省去传感器S1、S2、S3的响应从而确保快速寻址这些传感器S1、S2、S3。

附图标记列表：

1 机动车辆

2 传感器装置

3 中央处理单元

4 总线

S1 传感器单元

S2 传感器单元

S3 传感器单元

Claims (10)

1.一种用于基于DSI协议操作机动车辆(1)中的传感器装置(2)的方法，其中

-所述传感器装置(2)具有作为主机的中央处理单元(3)和作为由所述主机控制的从机的多个传感器单元(S1、S2、S3)，

-所述中央处理单元(3)和所述传感器单元(S1、S2、S3)连接至总线(4)，并且

-所述中央处理单元(3)和所述传感器单元(S1、S2、S3)之间的通信经由所述总线(4)进行，

其特征在于以下方法步骤：

-从所述中央处理单元(3)向第一传感器(S1)发送第一消息，并且随后

-从所述中央处理单元(3)向第二传感器(S2)发送第二消息，而无需所述中央处理单元(3)等待从所述第一传感器(S1)接收响应消息，

其中，所述第二消息的发送是在所述第一消息的发送完成之后立即开始的，

其中，所述第一传感器(S1)在接收到所述第一消息时不发送响应消息，以及

其中，从所述中央处理单元向所述传感器发送的所述消息包括各种有效载荷数据。

2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在发送所述第二消息之后的以下方法步骤：

-从所述中央处理单元(3)向另一传感器(S3)发送另一消息而无需所述中央处理单元(3)等待从已预先直接向其发送了消息的传感器(S2)接收响应消息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述另一消息的发送在预先直接发送的所述消息的发送已经完成之后立即开始。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，已预先直接向其发送了消息的所述传感器(S2)不对其已接收的消息发送响应消息。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述从所述中央处理单元(3)向另一传感器(S3)发送另一消息而无需所述中央处理单元(3)等待从已预先直接向其发送了消息的传感器(S2)接收响应的方法步骤对于再一传感器至少重复一次。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一消息的发送之前的以下方法步骤：

-从所述中央处理单元向所述传感器(S1、S2、S3)发送消息，禁止所述传感器(S1、S2、S3)对从所述中央处理单元接收的消息发送响应消息。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法在机动车辆(1)中的使用。

8.一种具有存储于其上的命令的非易失性计算机可读存储介质，当在处理器上执行所述命令时，所述命令实施根据权利要求1至6中任一项所述的方法。

9.一种传感器装置，该传感器装置被配置成通过根据权利要求1至6中任一项所述的方法进行操作。

10.根据权利要求9所述的传感器装置，该传感器装置包括用于发送和/或接收超声信号的超声传感器单元作为传感器单元(S1、S2、S3)。

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