DE102006024162A1

DE102006024162A1 - Verfahren zur Erfassung und Übertragung von Messwerten

Info

Publication number: DE102006024162A1
Application number: DE102006024162A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Hill; Helmut Dipl.-Ing. Steurer; Christian Dipl.-Ing. Lang (FH); Heidrun Dipl.-Ing. Richter (BA); Hermann Dipl.-Ing. Kemmetter
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-11-29

Abstract

Verfahren zur Erfassung und Übertragung von Messwerten, wobei auf einen Steuerbefehl hin ein aktueller Messwert erfasst, digitalisiert und nachfolgend an eine digitale Datenschnittstelle übermittelt wird, wobei ein gemeinsamer Synchronisationstakt (CS) erzeugt wird, auf den hin mit einem ersten vorgegebenen Zeitbezug (Deltat1 = 0) zum Systemtakt (CS) ein erster aktueller Messwert (Messung 1) erfasst und in einen Zwischenpuffer abgelegt wird, mit zumindest einem weiteren vorgegebenen Zeitbezug (Deltat2 = 250 µs) zum Systemtakt zumindest ein weiterer aktueller Messwert (Messung 2) erfasst und in den Zwischenpuffer abgelegt wird und mit zumindest einem vorgegebenen dritten Zeitbezug zum Systemtakt bzw. dem darauffolgenden Systemtakt (Deltat3 = CS(t0 + 1)) der Inhalt des Zwischenpuffers an die digitale Datenschnittstelle (1.1) übermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung und Übertragung von Messwerten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Um die Sicherheit für Verkehrsteilnehmer im Straßenverkehr zu verbessern, werden verstärkt Insassenschutzsysteme mit einer immer höheren Performance in Fahrzeuge eingebaut, um die Insassen eines Fahrzeuges möglichst optimal in jeder denkbaren Unfallsituation zu schützen. Hierzu gehören vor allem Unfallsituationen, die nicht einem einfachen Frontalaufprall entsprechen, sondern Unfallereignisse, die, beispielsweise infolge des Unfallhindernisses (Fußgänger oder Baum = Pole-Crash) oder des Aufprallwinkels (Schräg- oder Seiten-Crash), eine eindeutige Crash-Erkennung oftmals nur schwierig ermöglichen, da die durch den Crash erzeugten Crash-Beschleunigungssignale oftmals in der Amplitude sehr gering sind oder infolge einer weichen Fahrzeugkarosserie sich nur langsam im Fahrzeug ausbreiten und somit vom Zentralsteuergerät, welches sich bevorzugt auf dem Mitteltunnel befindet, relativ schwierig und verzögert erfasst werden können.
Um hier eine Verbesserung zu erzielen, ist man dazu übergegangen, Systeme zu schaffen, bei welchen sogenannte Assistenzsensoren (Seitensensoren / Up-Front-Sensoren) mit den unterschiedlichsten Wirkprinzipien, wie beispielsweise Druck- oder Beschleunigungssensoren, möglichst nahe vor Ort platziert sind, um möglichst schnell einen Aufprall erkennen zu können und dem Zentralgerät, welches bevorzugt in der Mitte des Fahrzeugs platziert ist, Weitermelden zu können.
Ein gewisses Problem welches in der Praxis bei bestimmten Crashsituationen auftritt, ist zum einen, dass die Assistenzsensoren relativ nahe an der Fahrzeugaußenhaut platziert sind, und somit im Crashfall einer relativ hohen mechanischen Belastung ausgesetzt sind.
Zum anderen ist es so, dass es einer Vielzahl von diesen Assistenzsensoren auf allen Seiten des Fahrzeugs bedarf, wenn eine schnelle Schutzwirkung von möglichst jeder Fahrzeugseite gewährleistet sein soll.
Aus den genannten Gründen zeigt ein gewisser Entwicklungstrend dahin, dass zukünftig vermehrt breitbandig detektierende Sensoren , z.B. Beschleunigungs- und/oder Körperschallsensoren, zum Einsatz gelangen. Hochfrequente Anteile der Beschleunigung sowie Körperschall breiten sich in der Fahrzeugstruktur wesentlich schneller aus und ermöglichen eine zuverlässige Signalerfassung an einem zentralen Punkt im Fahrzeug, vorzugsweise im Zentrum bzw. in der Nähe des Fahrzeugzentrums.
Um hierbei jedoch eine zuverlässige Signalauswertung durchführen zu können, ist es erforderlich, dass mehr Informationen als bei herkömmlichen schmalbandigen Sensoren pro Zeiteinheit zur Verfügung stehen, und dass die Daten zwischen der Signalquelle (Sensor: egal ob ausgelagert oder systemintern) und der Signalverarbeitung (Algorithmus) synchronisiert zur Verfügung stehen, damit es zu keinen Signalverfälschungen, egal aus welchem technischen Grund, gelangen kann.
Da die Signalübertragung gemäß dem Stand der Technik asynchron erfolgt, sind zur Vermeidung der unerwünschten Signalverfälschungen auf der Empfangsseite der Signalübertragungsstrecke aufwendige Verfahren erforderlich, wie beispielsweise aus den Schriften DE 10 2005 041 913/914 A1, DE 10 2004 044 466 A1 , DE 10 2005 041 911/912 A1 und DE 10 2004 043 321 A1 bekannt, um eine störende Signalverfälschung (z.B. durch verlorene oder doppelt Daten) zu vermeiden.
Würrde man hingegen die Datenübertragung starr synchronisieren, d.h. Daten jeweils nur auf einen Steuerbefehl hin senden, würden zur Übertragung der bei breitbandigen Signalen höheren Datenmenge extrem häufig der Datenbus durch entsprechende Anfragen belastet, was wiederum zu einer höheren EMV-Belastung führt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Erfassung und Übertragung von Messwerten vorzustellen, bei dem einerseits eine zeitliche Zuordnung möglich, dennoch die EMV-Belastungen so gering wie möglich gehalten werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Datenübertragung auf der Schnittstelle mittels eines Synchronisationssignals synchronisiert erfolgt, wobei zur Optimierung der Übertragungsrate (Anzahl an Informationen pro Zeiteinheit) bzw.
Schonung der im Regelfall ausgelasteten Schnittstellen-System-Resourcen pro Synchronisationsimpuls mindesten zwei oder mehrere Dateninformationen übertragen werden, die in einem definierten zeitlichem Bezug zu dem Synchronisationsimpuls stehen, so dass eine gegenüber der Synchronisationsanforderung höherfrequente „quasisynchronisierte" Datenübertragung zwischen der Signalquelle (Sensor: egal ob ausgelagert oder systemintern) und der Signalverarbeitung (Algorithmus) zustande kommt.
D.h. es ein wird gemeinsamer Synchronisationstakt erzeugt, auf den hin mit einem ersten vorgegebenen Zeitbezug zum Systemtakt ein erster aktueller Messwert erfasst und in einen Zwischenpuffer abgelegt wird und mit zumindest einem weiteren vorgegebenen Zeitbezug zum Systemtakt zumindest ein weiterer aktueller Messwert erfasst und in den Zwischenpuffer abgelegt wird.
Mit zumindest einem vorgegebenen dritten Zeitbezug zum Systemtakt, der auch dem darauffolgenden Systemtakt entsprechen kann, wird der Inhalt des Zwischenpuffers an die digitale Datenschnittstelle übermittelt.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein. Es zeigen
1: Blockschaltbild eines Sicherheitssystems mit den wesentlichen Komponenten.
2: Darstellung des erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens
Die 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Sicherheitssystems mit den für das Verfahren wesentlichen Komponenten, wie der MCU (1) (Micro-Control-Unit), einem Beschleunigungssensor (2.1), einem breitbandigen Sensor (Körperschallsensor) (2.2) sowie einer PSU (2.3) (Power-Supply-Unit), wobei die einzelnen Komponenten (1, 2.1, 2.2, 2.3) mittels einer Bus-Schnittstelle (1.1) untereinander in Verbindung stehen, und zur Selektion der einzelnen Komponenten (2.1, 2.2, 2.3) je eine Chip-Select-Leitung (1.2) von der MCU (1) gesteuert vorhanden ist.
2 zeigt eine Darstellung des erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens, bei diesem pro Synchronisationsimpuls bzw. Datenübertragungsanforderung, zwei Dateninformationen aus zwei zeitlich unterschiedlichen Messungen übertragen werden. Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird zum Zeitpunkt t0, mittels des Chip-Selekt-Signals (CS) eine erste Messung im Sensor unmittelbar, also mit Zeitbezug „0s" gestartet, während auf der Schnittstelle (SPI) vorzugsweise gleichzeitig die Messwerte aus den zeitlich vorangegangenen Messungen übertragen werden. In diesem Beispiel wird eine zyklische Zeitscheibe mit einer Dauer von 500 μsec zugrunde gelegt (alle 500 μsec werden Datenpakete angefordert und übertragen). Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, erfolgen innerhalb der Zeitscheibe von 500 μsec jeweils zwei Messungen, die zeitlich derart in den Rahmen eingefügt werden, dass die zweite Messung unter Berücksichtigung der Toleranzen exakt in der Mitte (250 μsec nach t0) der 500 μsec Zeitscheibe gestartet wird. Jeweils nach dem Ende der ersten bzw. zweiten Messung werden in der verbleibenden Zeit zu 250 μsec bzw. 500 μsec die Messwerte ausgewertet, bewertet und gespeichert, so dass diese gespeicherten Messwerte beim nächsten Synchronisationsimpuls (t0 + 500 μsec) über die Schnittstelle (SPI) ausgegeben werden.
Ein grundlegende Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Zeitpunkte der Mehrfach-Messungen über die Schnittstelle rahmensynchronisiert werden sowie die Zeitabstände der einzelnen Messungen untereinander gleiche Periodendauer aufweisen, die beispielsweise durch einen internen Zeittaktgeber ermittelt wird. Die Messzeitpunkte zwischen zwei Synchronisationsimpulsen werden trotz vorhandener Toleranzen möglichst exakt getroffen, ohne dass eine permanente Synchronisation erforderlich ist. Durch die Anwendung dieses Verfahrens ist eine synchrone Messung und periodische Mehrfach-Messungen pro Übertragungs-Zyklus möglich. Dieses Verfahren erlaubt die niederfrequente Übertragung von mehreren synchronen oder quasi-synchronen Messwerten mit einer Tastfrequenz von einem mehrfachen (ganzzahlige Anzahl n) der Übertragungsfrequenz der Messwerte, wobei die Anzahl n = 1, 2, 3, 4, ... sein kann.
Pro Synchronisationsimpuls werden eine oder mehrere periodische Messungen ausgelöst und deren Messergebnisse als Informationen über die Schnittstelle übertragen. Die Zeitpunkte der einzelnen Messungen stehen in einem definierten zeitlichen Bezug zum Synchronisations-Impuls und werden mit jeder Übertragung neu synchronisiert. Mit diesem Verfahren ist jede ganzzahlige Anzahl von periodischen und synchronisierten Messungen pro Übertragungszyklus realisierbar.
Bei der Variante 1 des Sensorprinzips wird der gesamte Zeitablauf im Sensor von einem freilaufenden internen Taktgeber gesteuert. Die Synchronisation der internen Messungen erfolgt mit dem Beginn der Datenübertragung mittels des externen CS-Signals der MCU.
Bei einer nicht näher dargestellten Variante 2 des Sensorprinzips wird der gesamte Zeitablauf im Sensor von einem externen Taktgeber versorgt, idealerweise abgeleitet von der Auswerteeinheit MCU.
Die Aufteilung einer Übertragungsperiode Tü in die einzelnen Messperioden Tm erfolgt zunächst in n gleiche Zeitabschnitte (Tm = Tü/n). Diese Messperioden Tm unterteilen sich in jeweils zeitgleiche Abschnitte für die Messwerterfassung Te, die Messwert-Auswertung Ta, die Messwert-Speicherung Ts und, falls Toleranzen vorhanden, die Zeitreserve Tr zum Ausgleich vorhandener Toleranzen (Tm = Te + Ta + Ts + Tr).

Claims

Verfahren zur Erfassung und Übertragung von Messwerten, wobei auf einen Steuerbefehl hin ein aktueller Messwert erfasst, digitalisiert und nachfolgend an eine digitale Datenschnittstelle übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsamer Synchronisationstakt (CS) erzeugt wird, auf den hin – mit einem ersten vorgegebenen Zeitbezug (Δt1 = 0) zum Systemtakt (CS) ein erster aktueller Messwert (Messung 1) erfasst und in einen Zwischenpuffer abgelegt wird, – mit zumindest einem weiteren vorgegebenen Zeitbezug (Δt2 = 250μs) zum Systemtakt zumindest ein weiterer aktueller Messwert (Messung 2) erfasst und in den Zwischenpuffer abgelegt wird, – mit zumindest einem vorgegebenen dritten Zeitbezug zum Systemtakt bzw. dem darauffolgenden Systemtakt (Δt3 = CS(t0 + 1)) der Inhalt des Zwischenpuffers an die digitale Datenschnittstelle (1.1) übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronisationstakt (CS) von einem Zentralgerät (1) erzeugt und an zumindest eine Messwerterfassungseinheit (2.1.,2.2,2.3) gesendet (1.2) wird und in der Messwerterfassungseinheit (2.1.,2.2,2.3) ein interner Taktgeber zur Erzeugung eines internen Taktes vorgesehen ist, wobei der interne Takt zur Bestimmung des Zeitbezugs zum Synchronisationstakt dient.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerterfassungseinheit zumindest einen Zähler zum Zählen des internen Taktes aufweist, wobei der/die Zähler durch den Synchronisationstakt rückgesetzt und der Zählerstand den jeweiligen Zeitbezug bildet.