DE102008044777A1

DE102008044777A1 - Verfahren zum Adressieren der Teilnehmer eines Bussystems

Info

Publication number: DE102008044777A1
Application number: DE102008044777A
Authority: DE
Inventors: Michael Kaindl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: DE102008044777B4

Abstract

Bei einem Verfahren zum Adressieren der Teilnehmer eines Bussystems mit einer Steuereinheit, einem von der Steuereinheit ausgehenden Bus und mit mehreren adressierbaren Teilnehmern, die an dem Bus angeschlossen sind, speist die Steuereinheit einen Identifizierstrom zu den Teilnehmern hin ein; der Identifizierstrom wird jeweils über einen elektrischen Widerstand geführt, der einem noch nicht adressierten Teilnehmer zugeordnet ist; jeder Teilnehmer bestimmt die am zugeordneten Widerstand anliegende Spannung; den Teilnehmern wird zwecks Adressierung eine Adresse zugeordnet, deren Spannungswert sich von den Spannungswerten der anderen Teilnehmer um einen vorgebbaren Schwellwert unterscheidet; schließlich schließen die adressierten Teilnehmer den zugeordneten Widerstand kurz.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Adressieren der Teilnehmer eines Bussystems mit einer Steuereinheit, einem von der Steuereinheit ausgehenden Bus und mit mehreren adressierbaren Teilnehmern, die an dem Bus angeschlossen sind,
Ein derartiges Verfahren ist aus der EP 1 490 772 B1 bekannt. Dabei sendet jeder noch nicht adressierte Teilnehmer zum Identifizieren einen Identifizierstrom in den Bus einspeist. Sämtliche Identifizierströme fließen durch den Bus in Richtung auf die Steuereinheit. Jeder noch nicht adressierte Teilnehmer detektiert den durch den Bus fließenden Strom. Lediglich derjenige noch nicht adressierte Teilnehmer, der keinen Strom oder lediglich einen Strom detektiert, der kleiner als ein vor-gebbarer erster Schwellwert ist, wird als ein noch nicht adressierter Teilnehmer identifiziert. Dem so identifizierten Teilnehmer wird zwecks Adressierung eine Adresse zugeordnet. Anschließend werden die zuvor genannten Schritte ohne den jeweils zuletzt adressierten Teilnehmer durchgeführt, bis sämtliche noch nicht adressierten Teilnehmer adressiert sind.
Das bekannte Verfahren ermöglicht pro Arbeitszyklus lediglich die Identifizierung eines einzigen Teilnehmers. Bei einer Vielzahl von Teilnehmern ist die Dauer des Gesamtvorgangs entsprechend lang. Der Bus ist während dieses Vorgangs blockiert. Zudem verlangt das Verfahren spezielle Transceiver für jeden Teilnehmer
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Adressvergabeverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das schnell und zuverlässig auch eine große Anzahl von Busteilnehmern zu adressieren in der Lage ist.
Diese Aufgabe wird bei der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die Teilnehmer eines insbesondere seriellen Bussystems automatisch adressieren. Pro Zyklus werden mehrere Teilnehmer adressiert, was die für den Adressiervorgang erforderliche Gesamtzeit drastisch reduziert. Ist der elektrische Widerstand bei jedem noch nicht adressierten Teilnehmer gleich groß und sind die Teilnehmer in Reihe geschaltet, fällt an jedem Widerstand die gleiche Spannung ab. Pro Zyklus werden die Teilnehmer adressiert, an deren Widerstand eine entsprechende Spannung abfällt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Prinzip in der Lage, bereits mit einem Zyklus alle Teilnehmer zu identifizieren und damit zu adressieren. Voraussetzung ist eine präzise Messung der am Widerstand jedes Teilnehmers abfallenden Spannung. Allerdings besteht bei einer großen Zahl von Teilnehmern die Gefahr der Messungenauigkeit. Es ist daher vorteilhaft, die Zahl der pro Zyklus adressierbaren Teilnehmer zu begrenzen und das erfindungsgemäße Verfahren mehrmals zu wiederholen, bis alle Teilnehmer adressiert sind.
Eine besonders einfache Möglichkeit, die Zahl der pro Zyklus adressierbaren Teilnehmer zu begrenzen, besteht darin, den Teilnehmern zwecks Adressierung eine Adresse zuzuordnen, deren Spannungswert größer als ein vorgebbarer Mindestwert ist.
Schaltungstechnisch besonders einfach ist eine Ausführung, bei der der dem jeweiligen Teilnehmer zugeordnete elektrische Widerstand eine in Durchlassrichtung betriebenen Diode ist. Damit fällt an jedem Widerstand dieselbe Spannung von 0,7 V ab.
Schließlich ergibt sich eine vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung, wenn anstelle einer Spannungsdetektion eine Stromdetektion in den Teilnehmern erfolgt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher er-läutert. Im einzelnen zeigen dabei:
1 ein serielles Bussystem, bei dem das erfindungsgemäße Adressierverfahren zur Anwendung kommt, und
2 eine schaltungstechnische Variante für den im Bussystem von 1 eingesetzten Teilnehmer.
In 1 ist der Aufbau eines seriellen Bussystems 1 dargestellt (z. B. LIN-Bus). Das Bussystem 1 weist einen Master 2 auf, an den ein Bus 3 angeschlossen ist. Längs des Busses 3 sind mit diesem mehrere adressierbare, gleich aufgebaute Slaves 4, 5, 6, ... verbunden. Sämtliche Teilnehmer 2, 4, 5, 6... sind an Massepotential GND angeschlossen und besitzen eine Steuereinheit 12, 14, 15, 16, ... sowie ein Gateway LIN, über das sie Signale auf den Bus 3 legen und von diesem empfangen..
Im Master 2 befindet sich ein Schalter 8, der durch die Steuereinheit 12 gesteuert ist und den Master 2 an einer Versorgungsspannungsquelle VD anschließt. Schließlich weist jeder Teilnehmer 2, 4, 5, 6, .... einen Spannungsmesser ADC auf, der die am jeweiligen Anschluss an der Versorgungsspannungsleitung 9 anliegende Spannung VD bestimmt.
Das Bussystem besitzt einen Adressierbetrieb und einen sich daran anschließenden Normalbetrieb. Für den Adressierbetrieb sei angenommen, dass keiner der Teilnehmer eine Adresse besitzt, während beim Normalbetrieb alle Teilnehmer eine Adresse haben.
Erfindungsgemäß wird beim Adressierbetrieb die Position aller Slaves über die an der Versorgungsspannungsleitung 9 im Bereich des jeweiligen Busteilnehmers anliegende Spannung und eine zusätzliche Schaltung detektiert. Die wichtigsten Element hierfür sind Dioden D14, D15, D16, sowie ein durch einen Schalter S14, S15, S16, ... aktivierbarer Bypass für jeden Slave 4, 5, 6, ... Die Schalter S14, S15, S16, ... sind durch die jeweilige Steuereinheit 14, 15, 16, ... geschaltet.
Um die Position der Slaves zu erkennen, werden der Schalter 8 geschlossen und die Schalter S14, S15, S16, der Slaves geöffnet. Die am Master 2 anliegende Versorgungsspannung U_suppl von beispielsweise 9 V (V = Volt) wird gemessen und per Telegramm über den LIN Bus 3 an alle Slaves 4, 5, 6, ... übertragen. Jeder Slave erkennt seinerseits durch den eigenen Spannungsmesser ADC den am zugehörigen Anschluss an der Versorgungsspannungsleitung 9 anliegenden Spannungspegel. Bedingt durch die an den Dioden der jeweiligen Diodenstrecke abfallende Fluss-Spannung ist diese Spannung entsprechend geringer. Im Fall des Slaves 4 ist die Spannung U_supply – 0,7 V. Dabei ist 0,7 V die typische Fluss-Spannung einer Silizium Diode. Im Slave 15 ist die Spannung U_supply – 2 × 0,7 V; und so fort.
Um Messfehler, die sich insbesondere bei kleinen Spannungspegeln ergeben, zu vermeiden, werden nur die Spannungspegel berücksichtigt, die größer als ein vorgegebener Mindestwert von beispielsweise 5 V sind. Hierfür befindet sich in den Steuereinheiten 14, 15, 16, ... Komparatoren für diesen Mindestwert.
Beim Ausführungsbeispiel lassen sich somit die ersten fünf Slaves an Hand der Spannungspegel identifizieren. Diese Slaves senden den gemessenen Spannungswert (hier: 8,3; 7,6; 6,9; 6,2 und 5,5 V) an den Master 2 und erhalten von ihm ihre unterschiedlichen Adressen, die in einem Speicher wie RAM (flüchtig) oder NVM (nichtflüchtig, EEPROM, Flash) gespeichert werden. Anschließend werden in den nunmehr mit einer Adresse A14–A18 versehenen Slaves 4–8 die Schalter S14, S15, ... S18 geschlossen und der Bypass für die jeweilige Diode D14, D15, ... D18 aktiviert.
Der Master 2 schickt nun ein weiteres Telegramm mit einer Aufforderung an alle Busteilnehmer, deren Position noch nicht bestimmt wurde. Diese öffnen die Schalter S1x. Alle Slaves, die dann einen Spannungspegel von unter 5 V messen, verhalten sich passiv. Diejenigen wiederum fünf Teilnehmer, deren Spannungspegel nunmehr über 5 V liegt, melden ihren Pegel an den Master 2 und erhalten ihre Adresse A19–A23, usw.
Nach diesem Verfahren können beliebig viele Busteilnehmer mit der gleichen Grundmethode in ihrer Position am Bus bestimmt und mit einer Adresse versehen werden.
Nach Abschluss der Positionsbestimmung kann der Master 2 alle Teilnehmer durch eine Anfrage nach vorhandenen Busteilnehmern verifizieren.
Diese Verifikation kann man dadurch vereinfachen, wenn die im Slave 4 dargestellten Elemente S21 und R1 in allen Slaves gleich dimensioniert sind. In diesem Fall kann der Master 2 durch eine Strommessung während der Positionsbestimmung feststellen wie viele Teilnehmer pro Runde sich an der Positionsbestimmung beteiligen. Dazu sind die Elemente Rshunt und Isens im Master 2 vorgesehen.
Die Elemente S21 und R1, sowie deren gleichgearteten Elemente in den weiteren Slaves (Slave 4, Slave 5 ...Slave n) unterstützen nicht nur die Verifikation und Plausibilisierung durch den Master 2; sie sorgen für einen definierten Strom durch die Dioden D14, D15, D16... D1n, und damit für eine konstante Fluss-Spannung in den Dioden D14, D15, D16, ... Dn. Dieses einfache Verfahren für eine konstant Fluss-Spannung kann durch Temperaturkompensation und Ausprägung als Stromquelle noch optimiert werden.
Im eigentlichen Datenbus-Betrieb mit den adressierten Teilnehmern, dem sog. Normalbetrieb, sind die Dioden D14, D15, .... nicht wirksam, da der jeweilige Bypass bleibend aktiv ist. Die Schalter S14, S15, ... sind geschlossen wird. Die Versorgungsspannung steht in voller Höhe zur Verfügung.
An Stelle der Dioden-/Schalter-Kombination kann beispielsweise auch ein „reverse-betriebener” Feldeffekttransistor verwendet werden, dessen Substrat-Diode SD die jeweilige Diode D14, D15, ... 1 ersetzt. Das Ersatzbild eines derartigen Transistors ist 2 dargestellt.
Ganz grundsätzlich gilt für das erfindungsgemässe Verfahren, dass in vorteilhafter Weise Chargenstreuungen, unterschiedliche Technologien/Hersteller/Aufbau der Busteilnehmer, Temperatureinflüsse, Pegelverschiebungen bei Bus, VD und GND allenfalls einen unwesentlichen Einfluss auf das gesamte Adressierverfahren haben. Die Teilnehmer können an beliebiger Stelle an den Bus angeschlossen sein und werden dann durch das erfindungsgemäße Adressierverfahren identifizierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1490772 B1 [0002]

Claims

Verfahren zum Adressieren der Teilnehmer eines Bussystems mit einer Steuereinheit, einem von der Steuereinheit ausgehenden Bus und mit mehreren adressierbaren Teilnehmern, die an dem Bus angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit einen Identifizierstrom zu den Teilnehmern hin einspeist, der Identifizierstrom jeweils über einen elektrischen Widerstand geführt wird, der einem noch nicht adressierten Teilnehmer zugeordnet ist, jeder Teilnehmer die am zugeordneten Widerstand anliegende Spannung bestimmt, dass den Teilnehmern zwecks Adressierung eine Adresse zugeordnet wird, deren Spannungswert sich von den Spannungswerten der anderen Teilnehmer um einen vorgebbaren Schwellwert unterscheidet, und dass die adressierten Teilnehmer den zugeordneten Widerstand kurzschließen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zuvor genannten Schritte ohne die jeweils zuletzt adressierten Teilnehmer durchgeführt werden, bis sämtliche noch nicht adressierten Teilnehmer adressiert sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dem jeweiligen Teilnehmer zugeordnete elektrische Widerstand der einer in Durchlassrichtung betriebenen Diode ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der in einem Schritt adressierten Teilnehmer begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass den Teilnehmern zwecks Adressierung eine Adresse zugeordnet wird, deren Spannungswert größer als ein vorgebbarer Mindestwert ist
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle einer Spannungsdetektion eine Stromdetektion in den Teilnehmern erfolgt.