DE10004281A1 - Datenübertragungsverfahren und -system, insbesondere für ein Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem - Google Patents

Abstract

Die Meßwertaufnehmereinheiten (1 bis 4) werden zeitsynchron zur Meßwertaufnahme gesteuert, so daß die Meßdaten denselben Zeitpunkt repräsentieren. Die Steuereinheit (6) muß daher keine zeitliche Meßverzögerung bei der Auswertung der Meßwerte berücksichtigen. Ferner ist ein Diagnosebetrieb vorgesehen, bei dem die Meßwertaufnahme seitens der Meßwertaufnehmereinheiten abgeschaltet und hierdurch die Leistungsaufnahme verringert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Datenübertragungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Datenübertragungssys­ tem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Die nicht vorveröffentlichte DE 199 99 535 beschreibt ein Verfahren und System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 6. Bei dem Datenübertragungssystem ist eine Mehrzahl von Aufprallsensoren mit einer zentralen Steuereinheit verbunden. Die Steuereinheit fragt die Aufprallsensoren während eines Polling-Betriebs wiederholt ab und wartet auf aktive Rückmel­ dung der einzelnen Aufprallsensoren bei einer ihnen jeweils zugeordneten Bitstelle eines Datenworts. Meldet sich ein Sen­ sor nicht, wird er selektiv adressiert und kann dann eine ge­ wünschte Meldung absetzen, die beispielsweise das Überschrei­ ten eines vorgegebenen Beschleunigungsschwellwerts und/oder die Größe der aktuell gemessenen Beschleunigung repräsen­ tiert. Wenn mehrere Sensoren Meldungen, z. B. Meßwerte oder das Überschreiten von Schwellwerten, übermitteln wollen, wer­ den sie nacheinander von der Steuereinheit abgefragt. Bei diesem sequentiellen Abruf der Daten ergibt sich insbesondere bei Meßwertaufnahmesystemen mit konstanter Abtastfrequenz das Problem, daß die sequentiell übertragenen Meßgrößendaten zu unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen worden sind oder ge­ messen sein können. Zur Festlegung einer korrekten Zeitbasis muß dieser zeitliche Versatz zwischen den einzelnen Meßdaten von der Steuereinheit softwaremäßig berücksichtigt werden, was eine entsprechende Erhöhung des Verarbeitungsaufwands und damit der notwendigen Rechenzeit mit sich bringt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Datenübertragungsverfahren und ein Datenübertragungssystem anzugeben, die jeweils eine einfachere und raschere, zeitrichtige Auswertung von Meßdaten ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1 bzw. das System nach Anspruch 6.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Es können die Meßwertaufnehmereinheiten zur gleichzeitigen Meßwertaufnahme gesteuert werden, so daß die jeweils erhalte­ nen Meßdaten exakt zum gleichen Zeitpunkt gewonnen werden. Diese Meßdaten können dann sequentiell (gegebenenfalls auch gleichzeitig) zu der Steuereinheit übertragen werden. Die durch die zeitserielle Übertragung bedingte Zeitverzögerung wirkt sich nicht auf den Zeitpunkt der Meßwertgewinnung aus, sondern bedeutet lediglich eine geringfügige Systemverzöge­ rung, bis die Steuereinheit alle Meßdaten zur Verfügung hat und diese gewissermaßen in Echtzeit auswerten kann. Der Aus­ wertealgorithmus oder ein vorgeschalteter Softwareabschnitt muß daher keinerlei Zeitverzögerung zwischen den Meßzeitpunk­ ten der einzelnen, Meßdaten berücksichtigen, da diese gleich­ zeitig gewonnen wurden, und kann daher rasch und effektiv die Datenauswertung mit verringertem Software- und Zeitaufwand ausführen.

Die Meßwertaufnehmereinheiten können hier einfache Schwell­ wertdetektoren, die das Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts, z. B. eines Beschleunigungsschwellwerts erfassen und ein lediglich zwei Pegel aufweisendes Ausgangssignal "ja/nein" abgeben, und/oder Meßaufnehmer sein, die den zu messenden Meßwert, beispielsweise die Beschleunigung und/oder deren Richtung, analog oder mindestens mehrstufig messen und ein analoges oder digitales, mehrere Bits umfassendes Aus­ gangssignal erzeugen.

Die Steuereinheit erzeugt vorzugsweise nach Generierung eines Meßkommandos und der hierdurch bewirkten gleichzeitigen Auf­ nahme von Meßwerten durch die Meßwertaufnehmereinheiten ein Abfragekommando, das die Meßwertaufnehmereinheiten zur Über­ mittlung ihrer Meßdaten an die Steuereinheit auffordert. Die Meßdaten können innerhalb einzelner Bitstellen des Abfrage­ kommandos oder eines nachfolgenden Datenworts zur Steuerein­ heit gesendet werden, so daß sich eine sehr kurze Datenüber­ tragungszeit ergibt. Dies ist insbesondere, dann möglich, wenn nur eine geringe Anzahl von Meßwertaufnehmereinheiten vorhan­ den ist und/oder deren Ausgangssignale nur kurze Länge von z. B. reinem oder zwei Bits aufweisen. Damit kann die Steuer­ einheit die Meßwertauswertung sehr rasch ausführen, so daß die insgesamt benötigte Reaktionszeit verkürzt ist. Alterna­ tiv kann nach dem Vorbild der vorstehend bereits genannten DE 199 09 535 nach der Übermittlung des Meßkommandos ein Pol­ ling-Betrieb ausgeführt werden, bei dem die einzelnen Meßwer­ taufnehmer jeweils innerhalb der ihnen selektiv zugeordneten Bitstelle reagieren müssen, beispielsweise durch Generieren eines Stromimpulses. Hierdurch kann der Steuereinheit signa­ lisiert werden, daß der jeweilige Meßwertaufnehmer intakt ist, derzeit aber keine Nachricht übermitteln möchte, d. h. keine sicherheitskritischen Meßdaten gewonnen hat. Lediglich diejenigen Meßwertaufnehmer, die kritische Werte, beispiels­ weise oberhalb eines Beschleunigungsgrenzwerts liegende Be­ schleunigungen, erfaßt haben, melden sich nicht innerhalb der ihnen zugeordneten Bitstelle. Die Steuereinheit fragt dann gezielt diese nicht reagierenden Meßwertaufnehmer sequentiell ab und bietet ihnen die Möglichkeit, ihre Nachrichten in Form von Mehr-Bit-Daten zu übermitteln. Diese Vorgehensweise ist in der DE 199 09 535 im einzelnen dargelegt. Der diesbezügli­ che Offenbarungsgehalt der DE 199 09 535 wird hiermit in vol­ lem Umfang in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmel­ dung einbezogen.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit zusätzlich so ausgelegt, daß sie einen Diagnosebetrieb ausführen kann und hierzu ein Diagnosekommando auf den Daten- und/oder einen Steuerbus aus­ gibt. Die Meßwertaufnehmereinheiten sind derart konstruiert, daß ihre interne Steuereinrichtung bei Empfang des Diagnose­ kommandos den Meßbetrieb beendet, so daß die Meßwerte nicht länger aufgenommen werden. Hierdurch läßt sich der Strom­ verbrauch verringern, d. h. insgesamt die Leistungsaufnahme des Systems herabsetzen.

Die einzelnen Kommandos werden vorzugsweise nur durch einige Wenige Bitstellen, insbesondere die erste(n) Bitstelle(n) ei­ nes jeweiligen Datenworts von der Steuereinheit übermittelt. Die verbleibenden Bitstellen dieses Datenworts können dann zur Übermittlung weiterer Daten oder Kommandos oder zur Defi­ nierung der einzelnen Zeitschlitze für die Rückmeldung der Meßwertaufnehmereinheiten, z. B. während des Polling-Betriebs, benutzt werden.

Das Verfahren und das System kommen vorzugsweise auf dem Kraftfahrzeugsektor und hier insbesondere bei einem Kraft­ fahrzeug-Insassenschutzsystem zur Übermittlung von Meßdaten von ausgelagerten Beschleunigungsaufnehmern zu einer zentra­ len Steuereinheit zum Einsatz.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Fig. 1, die ein schematisches Blockschaltbild des Ausführungsbei­ spiels, zeigt.

Das Datenübertragungssystem gemäß des Ausführungsbeispiels ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, als Meßwertaufnahmesystem mit vier ausgelagerten Meßwertaufnehmereinheiten (Aufnehmer) 1 bis 4 ausgebildet, die über einen gemeinsamen Daten- und Steuerbus (Bus) 5 mit einer zentralen Steuereinheit (Verar­ beitungseinheit) 6 verbunden sind. Die Aufnehmer 1 bis 4 sind hier als Beschleunigungsaufnehmer ausgelegt, die am Kraft­ fahrzeug an unterschiedlichen Positionen auftretende Be­ schleunigungen messen und, mindestens bei Überschreitung kritischer Werte, zur Steuereinheit 6 melden. Die Steuereinheit 6 enthält einen Auswertealgorithmus, der die von den Aufneh­ mern 1 bis 4 erhaltenen Meßdaten auswertet und bei Erkennung eines (drohenden oder bereits erfolgten Unfalls) eine oder mehrere Insassenschutzkomponenten auslöst (Airbag, Gurtstraf­ fer, Überrollbügel oder dergleichen). Da solche Systeme all­ gemein bekannt sind, werden sie hier nicht näher beschrieben.

Die Steuereinheit 6 ist so ausgelegt, daß sie unterschiedli­ che Kommandos erzeugen und über den Bus 5 zu den Aufnehmern 1 bis 4 senden kann. Die in den Aufnehmern 1 bis 4 enthaltenen Steuereinrichtungen (Prozessoren, Mikrokontroller oder der­ gleichen) werten die über den Bus 5 empfangenen Kommandos aus und führen den entsprechenden Befehl aus, beispielsweise Start der Meßwertaufnahme (synchron für alle Aufnehmer 1 bis 4) oder Umschaltung auf Diagnosebetrieb beispielsweise mit Eigendiagnose und/oder Rückübermittlung spezieller Diagnose­ werte/Vorgabewerte.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird ein als 8-Bit-Wort ausgeleg­ tes Datenwort von der Steuereinheit 6 generiert, die die Mas­ ter-Einheit eines Master-Slave-System darstellt, und über den Bus 5 parallel an alle Aufnehmer 1 bis 4 angelegt, die Slaves des Master-Slave-Systems darstellen. Dieses Datenwort signa­ lisiert die Kommandos. Tabelle 1 zeigt die Datenworte für 6 verschiedene Kommandos.

Tabelle 1

Alle Slaves 1 bis 4, die an den Bus 5 angeschlossen sind, starten die Meßwerterfassung, wenn das Bit b7 den Wert 0 hat. Welcher Slave bzw. welche Slaves gezielt vom Master abgefragt wird/werden, bestimmt die in den Bits b0 bis b3 kodierte Ad­ resse. Es gibt Slaves, die während der Meßwerterfassung er­ höhten Energieverbrauch haben. Diese Slaves werten vorzugs­ weise zusätzlich zu dem Bit b7 noch die Adresse b0 bis b3 aus und starten die Meßwerterfassung erst dann, falls ihre Adres­ se in b0 bis b3 adressiert ist. Damit kann sichergestellt werden, daß nur die Slaves aktiviert werden, die auch einen neuen Meßwert liefern sollen. In den folgenden Datenbytes 1 bis 4 können die Slaves ihre Meßwerte an den Master überge­ ben. In welchem Byte bzw. in welchem Bit ein Slave antwortet, ist vorher vorn Master, z. B. während eines Systemstarts oder in der Initialisierungsphase beim allerersten Systemstart, festgelegt worden.

Zusätzlich zu den drei Kommandotypen Polling, Read (Lesen) und Write (Schreiben) läßt sich mit dem Bit b7 die Meßwerter­ fassung aktivieren (Pegel = "0") bzw. deaktivieren (Pegel = "1").

Durch den Pegelwert der ersten Bitstelle wird das Meßkommando repräsentiert. Beim Empfang eines Datenworts mit dem Pegel "0" in Bit b7 schalten die Aufnehmer 1 bis 4 sofort nach Er­ kennen der führenden Nullen des empfangenen Datenworts zeit­ synchron auf Meßwertaufnahme (Ausnahme oben beschrieben bzgl. Adresse) Je nach benötigter Meßzeit können die Bitstellen b3 bis b0 unbenutzt bleiben oder sofort zur Rückmeldung von In­ formationen von den einzelnen Aufnehmern 1 bis 4 zu der Steu­ ereinheit 6 verwendet werden, beispielsweise in Form von "er­ faßter Meßwert im zulässigen, unkritischen Bereich" oder "er­ faßter Meßwert kritisch/selektive Abfrage erforderlich". Hierbei ist den Aufnehmern 1 bis 4 z. B. selektiv jeweils ei­ nes der Bits b3 bis b0 zugeordnet, während das Bit b4 ein Paritätsprüfbit darstellt. Die Aufnehmer 1 bis 4 melden in die­ sem Fall ihre Informationen z. B. in Form eines Stromimpulses während der ihnen jeweils zugeordneten Bitstelle (siehe DE 199 09 535). In diesem Fall signalisieren die ersten drei Bits b7 bis b5 "0,0,0" nicht nur das Meßkommando, sondern zugleich auch einen Polling-Kommando.

Sofern für die Meßwertgewinnung und/oder -übertragung eine längere Zeitdauer benötigt wird, speichern die Aufnehmer 1 bis 4 ihre jeweils gleichzeitig gewonnenen Meßdaten zwischen. Die Steuereinheit 6 generiert dann anschließend ein Abfrage­ kommando, z. B. in Form eines Polling-Kommandos, dessen beide ersten drei Bits beispielsweise "1,0,0" sind. Die Aufnehmer 1 bis 4 sind derart ausgelegt, daß sie bei Empfang eines sol­ chen Abfrage-/Polling-Kommandos dann während der ihnen zuge­ ordneten nachfolgenden Bitstelle (Bit b3 bis Bit b0) beim vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel) ihre Meldung ab­ geben, d. h. dann, wenn ihr Meßwert unkritisch ist, einen ak­ tiven Stromimpuls während der ihnen zugeordneten Bitstelle generieren. Wenn der Meßwert jedoch kritisch ist, wird kein Meldesignal während der dem betreffenden Meßaufnehmer zuge­ ordneten Bitstelle abgesetzt, woraufhin die Steuereinrichtung 6 selektiv den oder die sich nicht meldenden Aufnehmer adres­ siert (Bits b7-b5 = "1,0,1") und ihnen eine Mehr-Bit- Übertragung ihrer Meßdaten ermöglicht. Alternativ können die einzelnen Meßaufnehmer nach dem Meßkommando sequentiell - oh­ ne vorheriges Polling-Kommando - adressiert/abgefragt werden.

Die Aufnehmer 1 bis 4 sind so ausgelegt, daß sie bei Empfang eines Diagnosekommandos (Bits b7-b5 = "1,1,1") ihren Meß­ betrieb beenden, wodurch ihre Leistungsaufnahme verringert wird. Die Bitstellen b3 bis b0 können nun zur Übermittlung spezieller Diagnosebefehle und/oder zur Rückmeldung von durch die einzelnen Meßaufnehmer ermittelten Diagnoseergebnissen benutzt werden, oder auch unbenutzt bleiben. Es ist auch eine Diagnose mit Meßwerterfassung möglich (Bits b7-b5 = "0,1,1"). Diese Diagnosekommandos sind in Tabelle 1 nicht ge­ zeigt.

Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist eine Datenwort­ länge von 8 Bit angenommen. Zur Übermittlung längerer Komman­ dos und/oder Meßdaten können auch Datenworte mit größerer Länge von z. B. 16 Bit (siehe DE 199 09 535) benutzt oder zwei oder mehr 8-Bit-Datenworte miteinander verkettet werden.

Claims (9)

1. Datenübertragungsverfahren für ein Datenübertragungs­ system, das eine übergeordnete Steuereinheit (6) und mehrere, mit dieser über einen Bus (5) verbundene Meßaufnehmereinhei­ ten (1 bis 4) aufweist, insbesondere ein Datenübertragungs­ system in einem Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem, gekenn­ zeichnet durch die Schritte
Senden eines Meßkommandos von der Steuereinheit (6) zu den Meßwertaufnehmereinheiten (1 bis 4) zur Einleitung eines Meßbetriebs,
zeitgleiches Aufnehmen der von den Meßwertaufnehmerein­ heiten aufzunehmenden Meßwerte bei Empfang dieses Meßkomman­ dos, und
Übertragen der Meßergebnisse, zumindest soweit diese keinen kritischen, eventuell eine Reaktion der Steuereinheit erfordernden Wert aufweisen, nacheinander zu der Steuerein­ heit (6).

2. Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragen derart erfolgt, daß jede Meßwertauf­ nehmereinheit ihr Meßergebnis oder ein anderes Signal inner­ halb einzelner Bitstellen eines nach oder mit dem Meßkommando gesendeten Abfragekommandos überträgt.

3. Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragen derart erfolgt, daß während eines dem Meßkommando nachfolgenden oder durch dieses gebildeten Pol­ ling-Kommandos, das den einzelnen Meßwertaufnehmereinheiten (1 bis 4) selektiv zugeordnete Bitstellen enthält, diejenigen Meßaufnehmereinheiten, die detailliertere Meldungen absetzen wollen, dies innerhalb der ihnen zugeordneten Bitstelle durch ein Signal anzeigen und die Steuereinheit (6) nachfolgend ge­ zielt diese Meßwertaufnehmereinheit(en) zur Absendung ihrer Meldung(en) adressiert.

4. Datenübertragungsverfahren nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das Senden eines Kommandos von der Steuereinheit (6) und zum Übertragen eines Meßergebnisses und/oder eines Signals von den Meßwertaufnehmereinheiten (1 bis 4) ein Da­ tenwortformat benutzt wird, daß eine erste Mehrzahl von Bit­ stellen (b7 bis b5) zum Kodieren eines Kommandos und eine zweite Mehrzahl von Bitstellen (b3 bis b0) zur Übertragung eines Meßergebnisses und/oder eines Signals aufweist.

5. Datenübertragungsverfahren nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßkommando nur eine einzelne Bitstelle eines Mehr-Bit-Datenworts belegt und die übrigen Bitstellen dieses Mehr-Bit-Datenwortes zur Übermittlung von weiteren Kommandos und/oder Daten und/oder Signalen benutzt werden.

6. Datenübertragungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch
das Senden eines Diagnosekommandos von der Steuereinheit (6) über den Bus (5) zu den Meßwertaufnehmereinheiten (1 bis 4) zur Ausführung eines Diagnosebetriebs, und
das Beenden des Messens der Meßwerte durch die Meßauf­ nehmereinheiten bei Empfang des Diagnosekommandos.

7. Datenübertragungssystem mit einer übergeordneten Steuereinheit (6) und mehreren, mit dieser über einen Bus (5) verbundenen Meßwertaufnehmereinheiten (1 bis 4), insbesondere zur Datenübertragung in einem Kraftfahrzeug- Insassenschutzsystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (6) und die Meßwertaufnehmerein­ heit (1 bis 4) ausgelegt sind zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

8. Datenübertragungssystem nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinheit (6) zur Erzeugung eines Polling- Kommandos mit den einzelnen Meßwertaufnehmereinheiten (1 bis 4) selektiv zugeordneten Bitstellen (b3 bis b0) ausgelegt ist und die Meßwertaufnehmereinheiten so ausgebildet sind, daß sie sich während der ihnen zugeordneten Bitstelle aktiv, ins­ besondere durch Strompulse, melden können.

9. Datenübertragungssystem nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinheit (6) eine Meßwertaufnehme­ reinheit, die sich während der ihr zugeordneten Bitstelle nicht aktiv meldet, selektiv adressiert und ihr die Absetzung einer Mehr-Bit-Nachricht freigibt.