CN113678387A - 成形用于emc兼容性的传感器通信控制信号 - Google Patents

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Abstract

在本公开中提供了一种控制模块和方法。控制模块被配置为将同步脉冲传送到传感器。控制模块可包括同步脉冲驱动器电路和存储器。存储器可存储同步脉冲的波形轮廓。同步脉冲驱动器电路响应于存储在存储器中的波形轮廓而生成同步脉冲。可将同步脉冲传输到一个或多个传感器。存储在存储器中的波形轮廓可通过应用频谱分析从具有减少的电磁发射的同步脉冲导出。

Description

成形用于EMC兼容性的传感器通信控制信号
相关申请的交叉引用
本PCT申请根据35U.S.C.§119的规定，要求2019年4月4日提交的美国专利申请号16/375,241的优先权权益，其内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及用于减少机动车辆系统中的电磁干扰以用于控制包括约束控制模块的电子控制模块的系统和方法。
背景技术
外设传感器接口5(PSI5)接口具有被称为同步脉冲的信号，其使通信总线上的传感器同步。该同步脉冲是相对高电平/高速信号，其可以从传感器导线产生不需要的电磁发射，并且可能导致约束模块无法满足原始设备制造商(OEM)电磁兼容性(EMC)规范。机动车辆应用中使用的其他电子控制模块(ECM)也存在类似的问题。
发明内容
在本公开中提供了一种约束控制模块。约束控制模块被配置为将同步脉冲传送到传感器。控制模块可包括同步脉冲驱动器电路和存储器。存储器可存储同步脉冲的波形轮廓。同步脉冲驱动器电路响应于存储在存储器中的波形轮廓而生成同步脉冲。可将同步脉冲传输到一个或多个传感器。存储在存储器中的波形轮廓可通过应用频谱分析从具有减少的电磁发射的同步脉冲导出。
附图说明
图1是包括与传感器通信的控制器的系统的示意图。
图2是由图1的控制器提供的标准同步脉冲信号的图示。
图3是由图1的控制器提供的改进的同步脉冲信号的图示。
图4是传感器控制器的部件的框图。
图5a和图5b是可以通过由控制器生成并存储在存储器中提供的同步脉冲信号的图示。
图6是示出改进的同步脉冲信号的生成的流程图。
具体实施方式
经由数学频谱分析和随后的波形伪影减少来使新提议的传感器通信控制(同步脉冲)重新成形，以使EMC发射最小化并为现有传感器提供PSI5功能。同步脉冲驱动器的控制用于提供符合现有单端解决方案的DC偏置电压和脉冲值以与现有传感器兼容。可通过平衡输出阻抗和双绞线通信概念来提供EMC发射超出波形形成的进一步减少，这用于以低成本方式衰减具有该新成形的同步脉冲驱动器概念的EMC发射。已在10dBuV和100kHz下测量了EMC发射的减少。该新提议将为现有传感器提供PSI5功能并减少EMC发射。
图1是使用PSI5通信协议与传感器112通信的PSI5兼容控制器110的示意图。控制器110通过电缆114与传感器112通信。电缆可包括双绞导体，例如导线132和导线134。传感器112可以是压力传感器、加速度计、湿度传感器或其他常见的汽车传感器。PSI5兼容的通信利用包括脉冲的同步信号。在一个具体实施中，驱动器120可生成脉冲，该脉冲被递送到控制器的第一端子122并且通过第一导线132传送到传感器112。脉冲可由驱动器120相对于接地部生成。接地部可以连接到端子124，并且作为参考通过导线134提供给传感器。以通过双绞线132、134的方式提供信号，可使沿着电缆路径的电噪声最小化。
图2是由PSI5规范提供的标准同步脉冲信号波形的图示。标准同步脉冲信号将由控制器110生成。信号210可对应于通过导线134提供给传感器112的电接地。信号220可对应于由驱动器120生成并通过导线132提供给传感器112的同步脉冲。同步脉冲220可被偏移或包括从电接地210的DC偏置。
图3是由整个本申请所述的过程提供的改进的同步脉冲信号的图示。改进的同步脉冲信号将由控制器110生成。信号310可对应于通过导线134提供给传感器112的电接地。信号320可对应于由驱动器120生成并通过导线132提供给传感器112的同步脉冲。同步脉冲320可被偏移或包括从电接地310的DC偏置。
图4是传感器控制器410的框图。图1的控制器110可具有相对于传感器控制器410所述的类型。控制器410可包括处理器412、存储器414和信号驱动电路416。处理器412可以为本申请中其他地方提供的改进的同步脉冲信号生成波形轮廓。处理器412可以将改进的同步脉冲信号的波形轮廓存储在存储器414中。存储器414可以是随机存取存储器、静态存储器、可编程存储器或其他存储器设备。处理器412可以从存储器414检索波形轮廓，以通过信号驱动电路416生成对应于波形轮廓的改进的同步脉冲信号。信号驱动电路416可以利用来自电源418的功率来生成同步脉冲信号，并且通过正端子420和负端子422将同步脉冲信号传输到传感器。处理器412或信号驱动电路416可以沿着电压轴(例如，振幅)、时间轴或两者缩放或移位同步脉冲信号。可在同步脉冲生成之前，将缩放或移位应用于波形轮廓(例如，在处理器中)以生成经调节的波形轮廓。可在生成之后将缩放或移位应用于同步脉冲。在一些具体实施中，信号驱动电路416可从存储器414直接检索波形轮廓。
附接到正端子420的第一线和附接到负端子422的第二线可以是双绞线。第一线和第二线可具有平衡输出阻抗。另外，改进的同步脉冲信号可以相对于时间对称。改进的同步脉冲信号可具有与原始PSI5同步脉冲信号相同的上升时间和/或下降时间。改进的同步脉冲信号可具有正初始斜率和负第二斜率。改进的同步脉冲信号可匹配PSI5规范。
为了生成波形轮廓，处理器412可处理原始梯形PSI5同步脉冲信号，例如如图2所示。处理器412可通过应用频谱分析诸如域转换(例如，傅里叶变换、快速傅里叶变换、FDTD或其他时间到频率转换)来处理原始信号。然后，处理器412可移除高于第一阈值频率的频谱分量、低于第二阈值频率的频谱分量或两者。然后，处理器412可执行另外的频谱分析，诸如频域到时域转换(例如，傅里叶逆变换、快速傅里叶逆变换或其他频域到时域转换)。处理器412可使用平滑算法或其他滤波算法移除在脉冲之前和/或之后的数据中的纹波。然后，处理器412可移除波形轮廓的任何DC偏移，并将波形轮廓存储在存储器414中以供稍后检索。波形轮廓可在与参考的特定时间偏移被存储为一组电压值，但也可使用其他格式。
图5a是示出可由信号控制器存储在存储器中的波形轮廓500的一个示例的曲线图。波形轮廓500可如本申请中其他地方所讨论的那样生成。图5b是示出被处理以添加DC偏置的波形轮廓502的一个示例的曲线图。
图6是用于为传感器生成改进的同步脉冲波形的方法。该方法以步骤510开始。在步骤510中，提供原始PSI5波形(例如，梯形波形)[VSYNC]。原始PSI5梯形波形的一个示例是波形511。在步骤512中，可对原始波形执行频谱转换诸如时域到频域转换(例如，可执行原始PSI5梯形波形的快速傅里叶变换(FFT))，以获得频谱分量。[FFT_SYNC_Pulse_Data＝FFT(VSYNC)]。来自原始PSI5梯形波形的频谱数据的一个示例是线513。在步骤514中，可从频谱分量移除大于第一阈值频率(例如，50kHz)且小于第二阈值频率(例如，1MHz)的FFT频谱分量[Modified_SYNC_Pulse_Data]。经修改的FFT频谱数据的一个示例是线515。
在步骤516中，可执行Modified_SYNC_Pulse_Data的逆FFT(IFFT)以获得新的时域同步脉冲形状[VSYNC_New＝IFFT(Modified_SYNC_Pulse_Data)]。新的时域同步脉冲形状的一个示例是波形517。在框518中，可执行VSYNC_New的重新成形以移除在脉冲之前和脉冲之后的纹波电压[VSYNC_NewMod1＝Reshaped(VSYNC_new)]。重新成形的同步脉冲波形的一个示例是波形519。在框520中，可以移除DC电压以产生改进的同步脉冲形状[VSYNC_NewMod1-VDC]。改进的同步脉冲形状的波形轮廓可存储在存储器中，以用于由同步脉冲驱动器实时生成改进的同步脉冲。改进的同步脉冲形状的一个示例是波形521。在框522中，改进的同步脉冲形状可基于同步脉冲驱动器的应用需求在时间或电压上进行缩放。在时间或电压振幅上缩放的改进的同步脉冲形状的三(3)个示例是波形523A、523B和523C。
上述方法、设备、处理和逻辑可在硬件和软件的许多不同组合中以许多不同的方式实现。例如，具体实施的所有或部分可为包括指令处理器诸如中央处理器(CPU)、微控制器或微处理器的电路；专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)或现场可编程门阵列(FPGA)；或者包括离散逻辑或其他电路部件(包括模拟电路部件、数字电路部件或两者)的电路；或它们的任何组合。例如，该电路可包括离散的互连硬件部件以及/或者可被组合在单个集成电路管芯上、分布在多个集成电路管芯之间、或在采用公共封装的多个集成电路管芯的多芯片模块(MCM)中实现。
该电路还可包括或访问用于由电路执行的指令。不同于暂态信号，这些指令可存储在有形存储介质(诸如闪存存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM))中；或者存储在磁盘或光盘(诸如光盘只读存储器(CDROM)、硬盘驱动器(HDD)或其他磁盘或光盘)上；或者存储在另外的机器可读介质中或其上。产品诸如计算机程序产品可包括存储介质以及存储在该介质中或该介质上的指令，并且当这些指令被设备中的电路执行时，这些指令可使得该设备实现上述或附图中所示的任何处理。
具体实施可作为电路分布在多个系统部件之间，诸如在多个处理器和存储器之间，任选地包括多个分布式处理系统。参数、数据库和其他数据结构可单独地存储和管理，可合并到单个存储器或数据库中，可以多种不同的方式逻辑地和物理地进行组织，并且可以多种不同的方式来实现，包括以数据结构(诸如链表、散列表、阵列、记录、对象或隐式存储机制)的方式来实现。程序可为单个程序的部分(例如，子例程)、单独的程序、分布在多个存储器和处理器之间，或者以多种不同的方式来实现，诸如在程序库诸如共享库(例如，动态链接库(DLL))中实现。例如，DLL可存储指令，这些指令在由电路执行时，执行上述或附图中所示的任何处理。
本领域技术人员易于理解的是，以上描述的用意是举例说明本公开的原理。该描述并非旨在限制本公开的范围或应用，因为在不脱离以下权利要求书所限定的本公开的实质的前提下，本公开中的系统和方法易于修改、改变和改动。

Claims (17)

1.一种控制模块，所述控制模块被配置为将同步脉冲传送到具有PSI5时序顺从性的传感器，所述模块包括：
存储器，所述存储器被配置为存储所述同步脉冲的波形轮廓；和
同步脉冲驱动器，所述同步脉冲驱动器连接到所述存储器和第一信号线，其中所述同步脉冲驱动器从所述存储器检索所述波形轮廓并在所述第一信号线上生成对应于所述波形轮廓的所述同步脉冲，存储在所述存储器中的所述波形轮廓通过频谱分析从具有减少的电磁发射的PSI5兼容的同步脉冲导出。
2.根据权利要求1所述的控制模块，其中通过将所述PSI5兼容的同步脉冲转换为频域信号来导出所述波形轮廓。
3.根据权利要求2所述的控制模块，其中通过应用快速傅里叶变换将所述PSI5兼容的同步脉冲转换为所述频域信号，并且处理所述频域信号以生成经修改的频域信号。
4.根据权利要求2所述的控制模块，其中从所述频域信号移除高于第一阈值频率的频率以生成所述经修改的频域信号。
5.根据权利要求4所述的控制模块，其中从所述频域信号移除低于第二阈值频率的频率以生成所述经修改的频域信号。
6.根据权利要求3所述的控制模块，其中将所述经修改的频域信号转换回时域信号。
7.根据权利要求6所述的控制模块，其中通过应用快速傅里叶逆变换将所述经修改的频域信号转换回时域信号。
8.根据权利要求7所述的约束控制模块，其中对所述时域信号进行滤波以移除在所述时域信号中的主脉冲之前和之后的二阶和更高阶纹波，以生成经修改的同步脉冲。
9.根据权利要求8所述的控制模块，其中所述控制模块呈现用于机动车辆的约束控制模块的形式。
10.根据权利要求1所述的控制模块，其中所述控制模块的第二信号线连接到基准电压。
11.一种用于将同步脉冲传送到传感器的方法，所述方法包括：
将同步信号转换为频域信号；
从所述频域信号移除至少一个频带以生成经修改的频域信号；
将所述经修改的频域信号转换为时域信号；
基于所述时域信号生成波形轮廓；
将所述波形轮廓保存在控制模块上的存储器中；以及
从所述存储器检索所述波形轮廓，并且生成对应于所述波形轮廓的同步信号。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括调节所述波形轮廓的时间尺度或振幅尺度以产生经调节的波形轮廓，并且响应于所述经调节的波形轮廓而生成所述同步信号。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括通过应用快速傅里叶变换将所述同步脉冲转换为频域信号，并且处理所述频域信号以生成经修改的频域信号。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括从所述频域信号移除高于第一阈值频率的频率以生成所述经修改的频域信号。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括从所述频域信号移除低于第二阈值频率的频率以生成所述经修改的频域信号。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括通过应用快速傅里叶逆变换将所述经修改的频域信号转换回时域信号。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括对所述时域信号进行滤波以移除在所述时域信号中的主脉冲之前和之后的纹波，以生成经修改的同步脉冲。
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