CN1182492A - 用于车辆的数据传输装置及脉冲发生器 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于车辆的由脉冲发生器(1)和控制装置(20)构成的数据传输装置。本发明旨在改善此类装置,以使得由传感器(2)产生的信号不仅如现有技术那样借助信号导线(9)从脉冲发生器(1)传送到控制装置(20),而且当监控装置请求时以编码方式沿数据导线(19)传送。为此,由脉冲发生器(1)产生的信号首先被存储在一个中间存储器中。在发送前存储内容被编码、最好由数据编码标准编码。当到达控制装置(20)时将该编码传送信号与预先以传统方式发送来的并存储在这里的信号相比较。通过该比较以简单方式显示出传送区段上的任何操作。本发明还包括一个适于该改进的数据传送装置的脉冲发生器。

Description

用于车辆的数据传输装置及 脉冲发生器
本发明涉及车辆中由一个脉冲发生器及一个控制装置组成的数据传输装置及用于所述控制装置的一种脉冲发生器。
脉冲发生器通常引入车辆传动装置中，通过与时间相关地测量一个旋转传动齿轮的齿与齿槽的交替产生一个与机动车速度成正比的调制电信号。该信号将传送到一个控制装置中用于记录及求值，该控制装置例如在城市交通中构成驾驶记录器、计程表、行车记录仪或类似装置。
这种脉冲发生器除传感元件外至少还具有用于初步信号处理的电路装置及信号驱动器，用来对由传感元件测得的但对许多干扰源暂时还很敏感的信号进行传输处理，使之在车辆的严峻环境中有线传送到控制装置。通常在此情况室下脉冲发生器电子部分是由控制装置出发通过电连接导线供电。
在控制装置构成驾驶记录器的情况下，对脉冲发生器检测的信号求值，用于监视车辆驾驶员遵守驾驶时间和休息时间方面的社会法规和/或车辆最高允许速度方面的城市交通规则。由于这一规定的目的，由脉冲发生器检测的信号根据经验常常成为耍弄各种手法的对象，多数是试图不正当地影响脉冲发生器到控制装置的信号传送部分。至今使用的对策是规定同时通过另一附设于信号导线的平行导线传输与检测信号反相的信号，并在控制装置中对这两种信号进行比较求值，这种对策被证明是不够的，因为已经知道了这样的装置，它们在插入从脉冲发生器到控制装置的传输部分时能够模拟这种双脉冲，而通过控制装置中的记录不能证实其违法的入侵。
现在本发明的任务在于，使车辆中一种由一脉冲发生器及一控制装置构成的数据传输装置在待传送信号方面的可靠性得以改善并给出适合于此的脉冲发生器的构造。
该任务将通过并列的权利要求1和8的特征来解决。分别与它们相关的权利要求给出了本发明技术方案的有利形式和演进。
所发明的技术方案的优点是与目前对从脉冲发生器到控制装置的传输通用的四导线技术是兼容的，因为依旧是需要两根导线用于电源，仅需外两根导丝用于信号传输。通过将以往用于传送反相信号的信号导线现在作为数据导线-最好用作双向数据传输-使用，就不需要昂贵的多芯导线。因此通过脉冲发生器及控制装置的更换，本发明的数据传输装置能在现有的车辆状况下相对容易地改装，而没有昂贵的新导线敷设费用。
另一优点在于，被脉冲发生器的传感元件检测的信号在其检测后继续直接地即以实时信号的形式发送，这能保留脉冲发生器及控制装置中信号处理的传统技术。因此能够继续使用被证明是可靠的电路技术，这就使为创造力图达到发明任务的数据传输装置的开发费用降低。可对现有的系统部件作为有利的补充，这就导致了成本合理的实施并能快速地接纳用户。
特别有利的是，作为编码信号处理的数据信号无需与作为实时信号出现的未编码信号同时地传送，因为仅在需要时才进行操作检查时在实际上是满足要求的。由此就不需要对控制装置中现有的硬件资源作增大功能设计，而是可以在控制装置现有的逻辑单元中不成问题地纳入本发明的解决方案。并且在脉冲发生器中新的功能可以通过装入较简单的组件来实现，以使得所提出的数据传输装置在其所有的组成部分上均可以合理成本制造。
因为仅在需要时才进行操作检验，数据传输率可选择得低，从而为连接数据导线仅对设在脉冲发生器和控制装置中的数据接口提出了非常容易满足的要求。此外低的数据传输率也导致了接口可靠性的提高。实时信号的保留也促进了数据传输装置功能的稳定，因为当用于产生编码信号的电子部分一旦发生故障时，仍可通过继续传送的实时信号提供可基于导言部分所述准则求值的信号，甚至在该系统部分故障情况下不能进行操作检验时也是如此。
通过将实时信号传送与编码方式分开可以作到：脉冲发生器中编码电路的时钟频率保持相对地低，这对电磁辐射特性、电流消耗并主要对损耗功率带来有利的影响。因为电子逻辑组件的辐射愈强，其时钟频率愈高。另外损耗功率也正比于时钟频率。
事实上，通过在脉冲发生器可以采用相对简单的组件，才可能在车辆严峻的环境条件下实现具有在传输可靠性方面力图达到的性能的数据传输装置。因为设在车辆传动装置中的脉冲发生器工作在硅电子元件通常规定的高温区中，对于半导体元件来说，在非常高的工作温度的情况下虽然不会必然地突然损坏，但是其工作寿命会由此而降低。为了仍能保证所需的功能可靠性，必需通过电路结构使其运行时产生的热量保持很低，这尤其要通过使用特殊类型的组件及很低的系统时钟来达到。
在脉冲发生器中为实现本发明技术方案所需要的组件不需占许多位置，由此现今的脉冲发生器的几何尺寸可以保留。这就满足了现实情况，即在车辆传动装置中对装入一个脉冲发生器能提供的结构空间是格外有限的。
脉冲发生器中编码电路的一种有利构型确定为通过微控制系统来实现。当由脉冲发生器到控制装置的数据导线作为双向时，控制装置可以向脉冲发生器请求通过该导线传送中间存储的数据。另外方式可以是从脉冲发生器向控制装置传送编码数据但根据另外的准则来控制。
最好由脉冲发生器检测的信号用标准化DES(DataEncryption Standard)编码方法室来编码，因为这种编码方法根据现今的技术水平被认为是最可靠的。这种编码方法的可靠性是基于：在由已编码及未编码信息来计算主码实际上是不可能的。
因为同样的检测信号总是产生相同的编码信息，故此外可设置：由控制装置产生一个随机值附加于检测信号进行编码传输。由此避免了向外泄露未编码信号和编码信号之间的任何系统性关系。为了进一步提高数据可靠性也可以使在数据传输装置运行期间编码方法的码总是每次重新更换。
微控制系统的功能可靠性还可通过实现一个监视器功能及一个电源-开-复位的特征来提高。当微控制系统通过操作或其它的干扰源如电磁辐射干扰(EMV)被干扰时，总是在干扰结束后重新回到一个稳定的确定状态上。该控制装置可以从不能进行与脉冲发生器有序的通信来识别干扰。
电源-开-复位在电源供电电压中断或欠压时作出响应并通过与脉冲发生器的电源部分相连接来实现。为了实现监视器功能可具有两种改变方式。或是在脉冲发生器内部实现面向微控制器系统的监视器功能，以使得在微控制系统故障时释放一个复位指令，它使微控制系统重新起动。或是由控制装置来主管监视器功能，这时当微处理系统不产生信号信息时控制装置才使脉冲发生器的微控制系统起动。为此控制装置在给定时间上使数据导线置于其低信号电平(LOW)上。当情况是这样时，在脉冲发生器中的一个单稳触发器作出响应，它释放一个控制信号作为起动微控制系统的复位指令。
现在借助于附图中的一个简化的电路框图来对所提出的数据传输装置的每个特征及其功作方式再次作简短说明。
脉冲发生器1通过一个两芯供电导线18、一信号导线9及一数据导线19与一个控制装置20相连接。该脉冲发生器1的组成为：一个传感元件2，用于检测一个变速器齿轮的转动频率；一个电路装置3，用于传感元件2检测信号的初次信号处理；及一个信号驱动器4，用于放大这种信号。传感元件2例如为一霍尔元件。由传感元件2产生的信号最好被转换成一种由矩形脉冲组成的频率信号，其本身将由信号驱动器经过信号导线9发送给控制装置20。在控制装置20中设有一个电路装置12，它接收发送来的脉冲信号并为了记录继续导入一个逻辑单元14。该记录包括对接收的脉冲与时间相关的计数。信号驱动器4和电路装置12构成了信号导线9的接口。
无论在控制器20还是脉冲发生器1中各设有一个电源部分5及16，它们通常用一个两芯的供电导线18彼此相连接。用于驱动脉冲发生器1中电子部分的电能最好由控制装置20来提供。有利的是，脉冲发生器1的电源部分5扩展出一个用于电压监控的电路装置，如一个集成的电压调节器，及扩展出用于释放电源-开-复位信息的装置。
根据本发明，在电路装置3中处理的信号也被输入到一个编码电路7中，它最好构成为一个微控制系统。在编码电路7中，信号的矩形脉冲首先在一个计数寄存器中被相加。当控制装置20请求传送计数器状态时，将该计数器状态譬如用标准DES编码方法编码并通过构成为发送和接收电路的接口8发送给控制装置。
在通过数据导线19发送的信号被在控制装置20中也是构成发送和接收电路的接口13接收时，该信号被继续传送到控制装置中用于解码的逻辑单元14中，借此接着在比较器15中可求得先前通过信号导线传送来的信号的真实性。为此，使通过数据导线19接收的并接着被解码的计数器状态参考一个确定的时间间隔与被记录的那个计数状态相比较，后一计数状态是通过将经过信号导线9传送来的矩形脉冲寄存到控制装置20中的存储器得到的。组件17概括地表示实现控制装置的其它功能所必需的所有装置，但这里对它们不再赘述，因为它们与本发明主题不是直接相关。
数据传输装置的起动应理解为码信号从控制装置20到脉冲发生器1的传送。因此该起动过程不同于数据传输装置的运行。
不论在脉冲发生器1的编码电路7还是在控制装置20的逻辑单元14中均寄存了一个主码。在数据传输装置起动时，在控制装置20的逻辑单元14中产生一个新的随机码。借助于逻辑单元14中的主码对该新的随机码编码并通过数据导线19传送给脉冲发生器1。在脉冲发生器1中借助寄存在那里的主码对该新码解码并存储到一个属于编码电路7的存储器中。仅当控制装置20对其确认(信号机原则)时，该新码才有效。为此将在脉冲发生器1中用该新码对主码编码，并在被控制装置20请求后传送给控制装置20。仅在控制装置20中执行检验后获得肯定结果时才通过向脉冲发生器1的编码电路7的通告对该新码予以确认，由此在脉冲发生器1中将执行对“运行方式”的解锁启动。
然后其出发点为，脉冲发生器中的存储器被构成计数寄存器，这相应于一个优选实施形式。当数据传输装置运行时，对于数据导线19上的数据通信基本上仅需两条指令，它们为了控制编码电路7的特性从控制装置20的逻辑单元14发给编码电路7。它们为指令：1)从计数寄存器读出并编码其计数状态，及2)传送该编码的计数状态。而且对于码的传送仅需三条指令，即3)接收编码的码、对其解码及用该新码编码主码的指令，4)将编码的主码发送回的指令，及5)确认新码的指令。因此，在脉冲发生器1及控制装置20之间的通信可被限制在共五条指令上。在电路框图中，从控制装置20的逻辑单元14通过数据导线19向脉冲发生器1中的编码电路7发送的且包含指令及数据的信号概括地用标号10表示。而在相反方向传送的仅包含数据的信号用标号11表示。因而相对于脉冲发生器1的微控制系统来说控制装置20作为主机工件，因为该脉冲发生器的微控制系统仅在外界通过输入指令请求后才作为辅机响应。
根据本发明构成的数据传输装置将识别：信号导线或数据导线是否位于确定的电平上；信号导线或数据导线是否被转换到第二个(系统外的)脉冲发生器上，是否发生器信号由外部馈入；在数据导线或信号导线中是否其中间接有一个脉冲分配器；在信号导线或数据导线上传送的包含数据的信号是否由于监听而经较长时间的转接；如果脉冲发生器1中的电源部分5扩展出一个用于电压监控的电路装置6时，供电导线上的供电电压其幅值是否被衰减，例如被一个中间连接的电位计衰减。
因此用所提出的特征构成的数据传输装置能识别其任一连接导线上每种常见的操作，因为在数据传输装置起动后通过一个识别特征的确认、传送和检验，脉冲发生器及控制装置彼此不可能混淆地被分配信息。

Claims (14)

1.一车辆中的数据传输装置，它由一个脉冲发生器及一个控制装置构成，其中脉冲发生器(1)包括一个传感元件(2)，用于产生一个与车速度成正比的调制电信号，其特征在于：
a)脉冲发生器(1)具有一个信号处理电路装置(3)，用于处理由传感元件(2)产生的信号，以形成矩形脉冲序列；
b)脉冲发生器(1)具有一个用于寄存矩形脉冲的存储器及一个用于编码存储内容的编码电路(7)；
c)脉冲发生器(1)和控制装置(20)既通过一信号导线(20)又通过一个数据导线(19)彼此相连接；
d)其中信号导线(9)以未编码的方式传送传感元件(2)的信号，及
e)其中数据导线(19)将脉冲发生器(1)的存储器中通过寄存的矩形脉冲列构成的存储内容以编码的方式由那里传送到控制装置(20)；
f)控制装置(20)由一个存储器寄存通过信号导线(9)连续传送的信号；
g)控制装置(20)是有一个逻辑单元(14)，用于对经过数据导线(19)接收的编码信号解码；
h)连有一个逻辑单元(14)的控制装置(20)备有比较器(15)，用于参照规定的时间间隔对该解码信号与通过信号导线(9)传送并存储在控制装置(20)中的信号相比较，以检验其信号的真实性。
2.根据权利要求1的数据传输装置，其特征在于：无论在脉冲发生器(1)的编码电路(7)中还是在控制装置(20)的逻辑单元(14)中均存储了一个相同的主码。
3.根据以上权利要求中任一项的数据传输装置，其特征在于：设于脉冲发生器(1)中的编码电路(7)按照DES(数据编码标准)编码方法对由传感元件(2)产生的信号编码。
4.根据以上权利要求中任一项的数据传输装置，其特征在于：位于脉冲发生器(1)中的编码电路(7)由一个微控制系统构成。
5.根据以上权利要求中任一项的数据传输装置，其特征在于：在脉冲发生器(1)及控制装置(20)中设有的存储器构成存储脉冲的计数寄存器。
6.根据以上权利要求中任一项的数据传输装置，其特征在于：在脉冲发生器(1)及控制装置(20)之间的数据导线(19)与其接口(8和13)适用于双向数据传送。
7.根据以上权利要求中任一项的数据传输装置，其特征在于：在脉冲发生器(1)及控制装置(20)之间通过数据导线(19)所进行的通信是由控制装置(20)控制的。
8.车辆中由一脉冲发生器及一控制装置组成的数据传输装置的脉冲发生器，具有一个传感元件，用于产生与机动车速度成正比的调制电信号，其特征在于：
-一个用于信号处理的电路装置(3)，它使由传感元件(2)产生的信号整形为一矩形脉冲序列；
-一个用于寄存矩形脉冲的存储器及一个用于对其存储内容编码的编码电路(7)；
-既借助一个信号导线(9)又借助于一个数据导线(19)使脉冲发生器(1)与控制装置(20)相连接的接口(4和8)。
9.根据权利要求8的脉冲发生器，其特征在于：在编码电路(7)中寄存了一个主码。
10.根据权利要求8或9的脉冲发生器，其特征在于：编码电路(7)根据DES编码方法(数据编码标准)对由传感元件(2)产生的信号编码。
11.根据权利要求8至10中任一项的脉冲发生器，其特征在于：编码电路(7)由一个微控制系统构成。
12.根据权利要求8至11中任一项的脉冲发生器，其特征在于：存储器构成为用于寄存脉冲的计数寄存器。
13.根据权利要求8至12中任一项的脉冲发生器，其特征在于：用于与数据导线(19)连接的接口(8)构成适用作双向数据传送。
14.根据权利要求11的脉冲发生器，其特征在于：与微控制系统相连系地实现一个监视功能及一个电源-开-复位功能。
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