-
Die Erfindung betrifft eine Datenkommunikationsschnittstelle für die Datenkommunikation zwischen einem Bussystem, das eine erste Anzahl an Buskanälen aufweist, und einem Mikrocontroller, wobei die Anzahl an Buskanälen im Betrieb mit einer Transceiver-Einheit verbunden ist, welche über einen Datenübertragungskanal mit dem Mikrocontroller verbunden ist und eine Datenwandlung von einem ersten Datenübertragungsprotokoll des Bussystems in ein zweites Datenübertragungsprotokoll des Datenübertragungskanals bereit stellt, wobei die Transceiver-Einheit ein im Zeit-Multiplex-Verfahren betreibbarer Mehrkanal-Transceiver ist, der einen ersten asynchronen Transceiverbaustein umfasst, welcher über den Datenübertragungskanal mit einem zweiten, asynchronen Transceiverbaustein des Mikrocontrollers im Vollduplexverfahren Daten austauschen kann.
-
Eine solche Datenkommunikationsschnittstelle ist aus der
DE 10 2005 048 595 A1 bekannt. Dort ist das Bussystem mit einem zwei-kanaligen Flexray-Bus gebildet, wobei der Datenübertragungskanal bevorzugt mit einer SPI-Schnittstelle gebildet ist, aber auch als UART ausgebildet sein kann. Allerdings ist es kaum möglich, ein zweikanaliges Flexray-Bussystem mit einer Datenrate von üblicherweise 10 MByte/s pro Kanal auf eine UART-Schnittstelle mit maximal etwa 1 bis 8 Mbyte/s im Zeit-multiplex abzubilden.
-
Eine Datenkommunikationsschnittstelle der oben bezeichneten Art wird in Kraftfahrzeugen verwendet. An eine jeweilige Datenkommunikationsschnittstelle sind bspw. Steuergeräte von Personenrückhaltemitteln (wie z.B. Airbags), Steuergeräte des Antriebsstrangs, usw., angeschlossen. Mit der Anzahl der erforderlichen Kommunikationskanäle, d.h. der Anzahl von an die Transceiver-Einheit angeschlossenen Buskanälen, werden die Schnittstellen zwischen der Transceiver-Einheit und dem Mikrocontroller typischerweise dupliziert. Eine derartige Vorgehensweise ist hinsichtlich Skalierbarkeit, Flexibilität und Ressourcenverbrauch der Datenkommunikationsschnittstelle nicht optimal.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Datenkommunikationsschnittstelle für die Datenkommunikation zwischen einem Bussystem und einem Mikrocontroller, insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, zu schaffen, welche skalierbar, flexibel, minimale Anforderungen an den Ressourcenbedarf und das Implementierungs-Risiko stellt und eine Optimierung der Bandbreiten-Anforderung erlaubt.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Datenkommunikationsschnittstelle gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die Erfindung schafft eine Datenkommunikationsschnittstelle für die Datenkommunikation zwischen einem Bussystem, das eine erste Anzahl an Buskanälen aufweist, und einem Mikrocontroller. Die Anzahl an Buskanälen ist mit einer Transceiver-Einheit verbunden, welche über einen Datenübertragungskanal mit dem Mikrocontroller verbunden ist und eine Datenwandlung von einem ersten Datenübertragungsprotokoll des Bussystems in ein zweites Datenübertragungsprotokoll des Datenübertragungskanals bereit stellt. Die Transceiver-Einheit ist ein im Zeit-Multiplex-Verfahren betreibbarer Mehrkanal-Transceiver, der einen ersten asynchronen Transceiver-Baustein umfasst, welcher über den Datenübertragungskanal mit einem zweiten, asynchronen Transceiver-Baustein des Mikrocontrollers im Vollduplex-Verfahren Daten austauschen kann. In erfindungsgemäßer Weise umfasst der Datenübertragungskanal nur eine Downstream-Leitung, über die Daten von dem ersten asynchronen Transceiverbaustein an den zweiten asynchronen Transceiverbaustein übertragen werden können, sowie eine Upstream-Leitung, über die Daten von dem zweiten asynchronen Transceiverbaustein an den ersten asynchronen Transceiverbaustein übertragen werden können, wobei der erste und/oder der zweite Transceiverbaustein als UART-Baustein ausgebildet und durch den Datenübertragungskanal miteinander verbunden sind und wobei das Bussystem ein auf PSI5 basierendes Bussystem ist.
-
Durch die Verwendung eines Mehrkanal-Transceivers, der im Zeit-Multiplex-Verfahren betrieben werden kann, ist eine einfache Skalierbarkeit der Datenkommunikationsschnittstelle möglich. Eine Erweiterung der Anzahl an Buskanälen kann durch Austausch des Mehrkanal-Transceivers mit entsprechenden Eigenschaften, d.h. einer größeren Anzahl an Buskanälen, erzielt werden. Die eigentliche Datenkommunikationsschnittstelle zwischen dem Transceiver und dem Mikrocontroller bleibt hiervon jedoch unberührt.
-
Ein weiterer Vorteil besteht in einer erhöhten Flexibilität. Eine Erweiterung und/oder Änderung auf andere Datenübertragungsprotokolle des Bussystems (Busprotokolle) kann auf einfache Weise durch den Austausch der Transceiver-Einheit realisiert werden. Die Kommunikationsschnittstelle zwischen Transceiver-Einheit und Mikrocontroller bleibt hiervon ebenfalls unberührt.
-
Ein UART-Baustein ist bekanntermaßen ein elektronisches Bauelement, das zur Realisierung von digitalen seriellen Schnittstellen dient. Die Daten werden als serieller digitaler Datenstrom mit einem fixen Rahmen übertragen, der aus einem Start-Bit, fünf bis max. neun Datenbits, einem optionalen Parity-Bit zur Erkennung von Übertragungsfehlern und einem Stopp-Bit besteht. Bei der asynchronen Betriebsweise wird kein eigenes Taktsignal auf einer Übertragungsleitung verwendet. Stattdessen synchronisiert sich der Empfänger über die Länge des Rahmens, vermittelt durch eine Schaltflanke von Start- und Stopp-Bit, sowie eine eingestellte Bitrate. Um eine Synchronisation gewährleisten zu können, ist die Anzahl der übertragbaren Bits eingeschränkt. Bei einem längeren Datenstrom könnte die Synchronisation verloren gehen. Die als Mehrkanal-Transceiver ausgebildete Transceiver-Einheit übernimmt dann - wie erwähnt - die Datenwandlung vom Busprotokoll in das UART-Protokoll.
-
Gemäß der Erfindung umfasst der Datenübertragungskanal eine Downstream-Leitung, über die Daten von dem ersten asynchronen Transceiver-Baustein an den zweiten asynchronen Transceiver-Baustein übertragen werden können, und eine Upstream-Leitung, über die Daten von dem zweiten asynchronen Transceiver-Baustein an den ersten asynchronen Transceiver-Baustein übertragen werden können. Weitere Leitungen zwischen Mikrocontroller und Transceiver-Einheit sind bei der erfindungsgemäßen Datenkommunikationsschnittstelle, unabhängig von der Anzahl der an die Transceiver-Einheit angeschlossenen Buskanäle, nicht erforderlich.
-
Ein sich hieraus ergebender Vorteil besteht in der Minimierung des Ressourcenbedarfs und des Implementierungs-Risikos. Der Ressourcenbedarf der erfindungsgemäßen Datenkommunikationsschnittstelle wird gegenüber herkömmlichen Lösungen dadurch minimiert, dass lediglich zwei elektrische Verbindungen (sog. Pins) zwischen dem Mikrocontroller und der Transceiver-Einheit erforderlich sind. Hierdurch ist eine Optimierung von Leiterplattenflache und Pin-Anzahl sowohl am Mikrocontroller als auch an der Transceiver-Einheit möglich. Durch die mögliche Reduzierung von Leiterplattenflächen und Kosten durch ggf. kleinere Bauteilgehäuse lasst sich eine Kostenreduktion erzielen. Der Ressourcenbedarf lasst sich auch dadurch minimieren, dass lediglich eine Implementierung im Mikrocontroller erforderlich ist. Ein Duplizieren verwendeter IP-Blocke, wie dies z.B. bei herkömmlichen Losungen aus dem Stand der Technik notwendig ist, ist nicht erforderlich. Sowohl der Mikrocontroller als auch die Transceiver-Einheit lassen sich bei erfindungsgemäßer Realisierung mit geringerer Chip-Fläche realisieren, so dass hierdurch eine weitere Kostenreduktion ermöglicht wird.
-
Insbesondere können die Datenübertragungen auf der Downstream-Leitung und der Upstream-Leitung asynchron und parallel zueinander erfolgen. Ein Vorteil dieses Vorgehens besteht darin, dass die gegenüber herkömmlichen Datenkommunikationsschnittstellen benötigte Anforderung an die Bandbreite reduziert ist. Wenn bei herkömmlichen Datenkommunikationsschnittstellen sich die Bandbreite aus der Summe der Bandbreite für jeden Buskanal, der Bandbreite für einen Upstream-Datenkanal und einer Sicherheitsreserve ergibt, setzt sich die gesamte Bandbreite bei der erfindungsgemäßen Datenkommunikationsschnittstelle aus der Summe der Bandbreiten der Buskanale und einer Sicherheitsreserve zusammen.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst ein über die Upstream-Leitung übertragenes Datenpaket zusatzlich zu Kommunikationsdaten zumindest ein Initialisierungsdatum und/oder eine Diagnose-/Testanforderung und/oder ein Steuerkommando. Die erfindungsgemaße Datenkommunikationsschnittstelle erlaubt somit die Übertragung von Steuer- und Diagnosekommandos vom Mikrocontroller an die Transceiver-Einheit.
-
Zweckmaßigerweise umfasst ein durch die Downstream-Leitung übertragenes Datenpaket zusätzlich zu einer in einer Busnachricht enthaltenen Information oder einem Informationsfragment ein Diagnosedatum und/oder ein Steuerkommando. Letztere können insbesondere in Reaktion auf ein über die Upstream-Leitung übertragenes Diagnosedatum oder Steuerkommando von der Transceiver-Einheit an den Mikrocontroller übertragen sein.
-
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn ein über die Downstream-Leitung und/oder ein über die Upstream-Leitung übertragenes Datenpaket einen Kanalkennzeichner und/oder ein CRC (Cyclic Redundancy Check)-Datum umfasst. Hierdurch wird sichergestellt, dass die von dem im Zeit-Multiplex-Verfahren betriebenen Mehrkanal-Transceiver gesendeten Rahmen dem ursprünglichen Buskanal zugeordnet werden können.
-
Die Datenkommunikationsschnittstelle zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass die Bitrate der Downstream-Leitung größer als die Bitrate eines Datenkanals der Anzahl an Datenkanalen ist. Der Faktor, um welchen die Bitrate der Downstream-Leitung größer ist als die Bitrate eines Datenkanals der Anzahl an Datenkanalen hangt von den Latenzen und der Größe der Datenpakete gemäß dem jeweils verwendeten Protokoll der Buskanale ab. Dieser Faktor kann durch den Fachmann durch Tests oder Abschätzungen ausfindig gemacht werden.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst der Mikrocontroller eine Datenverarbeitungseinheit, welcher die von dem zweiten, asynchronen Transceiver-Baustein empfangenen Datenpakete zuführbar sind, wobei die Datenverarbeitungseinheit eine Rückgewinnung der in einer Busnachricht enthaltenen Information vornimmt und diese zu einer Mikrocontroller-Nachricht verarbeitet. Insbesondere kann ferner ein mit der Datenverarbeitungseinheit gekoppelter Datenspeicher für die Mikrocontroller-Nachrichten vorgesehen sein. Die Datenverarbeitungseinheit kann die Mikrocontroller-Nachrichten zunächst in den Datenspeicher einspeichern, wobei diese zeitlich unabhängig vom Empfang durch eine weitere Datenverarbeitungseinheit weiter verarbeitet werden können.
-
Eine erfindungsgemäße Datenkommunikationsschnittstelle wird insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet. Beispielsweise kann die beschriebene Datenkommunikationsschnittstelle in Steuergeraten von Personenruckhaltemitteln (z.B. einem Airbag-Steuergerat) oder einem Steuergerät für den Antriebsstrang oder sonstigen Steuergeraten in einem Kraftfahrzeug verwendet werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausfuhrungsbeispiels in der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Datenkommunikationsschnittstelle nach dem bekannten „Pass-Through“-Prinzip,
- 2 eine auf den Pass-Through-Prinzip basierende Datenkommunikationsschnittstelle mit einem Mehrkanal-Transceiver,
- 3 eine Datenkommunikationsschnittstelle, die auf einer SPI (Serial Peripheral Interface)-Schnittstelle basiert, und
- 4 als eine erfindungsgemaße Datenkommunikationsschnittstelle, die auf einem im Zeit-Multiplex-Verfahren betriebenen Mehrkanal-Transceiver basiert.
-
1 zeigt eine Datenkommunikationsschnittstelle für die Datenkommunikation zwischen einem Bussystem 10 und einem Mikrocontroller 40 eines Steuergeräts 1 eines Kraftfahrzeugs. Das Steuergerat 1 umfasst neben dem Mikrocontroller 40 eine Transceiver-Einheit 20 und einen die Transceiver-Einheit 20 mit dem Mikrocontroller 40 verbindenden Datenübertragungskanal 30. Die in 1 gezeigte Datenkommunikationsschnittstelle ist nach dem sog. Pass-Through-Prinzip aufgebaut, bei dem einem jeweiligen Buskanal Ch 1, ..., Ch n ein jeweiliger Datenubertragungskanal 30-1, ..., 30-n zugeordnet ist.
-
Die Transceiver-Einheit 20 besteht aus einer der Anzahl an Buskanalen Ch 1, ... Ch n entsprechenden Anzahl an Transceivern 20-1 bis Transceiver 20-n. Die Transceiver 20-1, ..., 20-n sind bspw. als CAN-Knoten ausgebildet. Ein jeweiliger Transceiver 20-1, ..., 20-n umfasst ein Interface 24-1, ..., 24-n für die Kommunikation mit dem jeweils zugeordneten Buskanal Ch 1, ..., Ch n. Darüber hinaus umfasst jeder der Transceiver eine Sende-/Empfangseinheit 23-1, ..., 23-n für den jeweils zugeordneten Buskanal Ch 1, ..., Ch n, wobei die Sende-/Empfangseinheiten 23-1, ..., 23-n mit jeweiligen Datenübertragungskanälen 30-1, ..., 30-n gekoppelt sind.
-
Jeder der Transceiver 20-1, ..., 20-n der Transceiver-Einheit 20 ist über den zugeordneten Datenübertragungskanal 30-1, ..., 30-n mit einem Port 44-1, ..., 44-n des Mikrocontrollers 40 gekoppelt. Letztere sind wiederum mit einem zugeordneten CAN-Controller 45-1, ..., 45-n gekoppelt.
-
Jeder der Datenübertragungskanäle 30-1, ..., 30-n verfugt über einen Downstream-Pfad 31-1, ..., 31-n sowie über einen Upstream-Pfad 32-1, ..., 32-n. Ein jeweiliger Downstream-Pfad ermöglicht eine Datenübertragung von einem Transceiver an den zugeordneten CAN-Controller des Mikrocontrollers 40. Ein jeweiliger Upstream-Pfad ermöglicht eine Datenkommunikation in umgekehrter Richtung, d.h. von einem CAN-Controller zu dem zugeordneten Transceiver. Ein jeweiliger Downstream- bzw. Upstream-Pfad ist durch eine physikalische Leitung gebildet.
-
Um skalierbar zu sein, muss in dem Mikrocontroller der maximale Funktionsumfang vorgehalten werden. Ein „Downscaling“ ist somit lediglich durch eine Minderbestückung möglich. Sollte z.B. bei zwei implementierten CAN-Knoten lediglich einer benotigt werden, bleiben in jedem Fall der entsprechende Leiterplatten-Flachenanteil für den nicht genutzten Transceiver 20-n und der zweite CAN-Controller 45-n auf dem Mikrocontroller 40 ungenutzt. Dies bedeutet, für die genannten Komponenten muss zwar Silizium vorgesehen werden, welches jedoch nicht genutzt wird.
-
Eine Integration mehrerer Buskanäle auf einem Mehrkanal-Transceiver, wie dieser in einer Abwandlung der oben beschriebenen Variante in 2 dargestellt ist, ermöglicht keinen Skalierungseffekt, da zwischen den jeweiligen Transceivern und den Ports des Mikrocontrollers 40 eine feste Zuweisung besteht.
-
Bei den in den 1 und 2 dargestellten Datenkommunikationsschnittstellen bedeutet die Erweiterung um eine zusätzliche Schnittstelle, d.h. das Vorsehen eines weiteren Buskanals, eine komplette Duplikation von Transceivern (hinsichtlich der Anzahl der Bauteile und der Leiterplattenflache), der elektrischen Verbindungen zwischen Mikrocontroller 40 und Transceiver-Einheit 20 (hinsichtlich Leiterplattenfläche) und den Anschlüssen am Mikrocontroller 40 (hinsichtlich Pins und Leiterplattenflache). Zusätzlich muss die entsprechende Funktionseinheit, d.h. der CAN-Controller 45-1, ..., 45-n auf dem Silizium des Mikrocontrollers 40 dupliziert werden.
-
Ein Nachteil der in den 1 und 2 dargestellten Datenkommunikationsschnittstellen besteht somit hinsichtlich der Skalierbarkeit sowie des notwendigen Ressourcenbedarfs, wenn eine Skalierbarkeit vorgesehen werden soll.
-
Diese Nachteile bestehen auch, wenn die Datenkommunikationsschnittstelle auf einem synchronen Master-Slave Serial Peripheral Interface (SPI) zwischen der Transceiver-Einheit 20 und dem Mikrocontroller 40 basiert. Eine solche Anordnung ist in 3 gezeigt. Eine solche SPI kann bspw. bei einem auf J1850 (dargestellt in 3) oder auf PSI5 basierenden Bussystem eingesetzt werden. Eine SPI als Schnittstelle zwischen dem Mikrocontroller 40 und der Transceiver-Einheit 20 besitzt einen höheren Skalierungsgrad, da die Leitungen des Datenübertragungskanals 30 zwischen der Transceiver-Einheit 20 und dem Mikrocontroller 40 grundsätzlich nicht dupliziert werden müssen.
-
Allerdings bestehen auch bei der Verwendung einer SPI Nachteile hinsichtlich des Ressourcenverbrauchs und der Bandbreite.
-
Bei der Implementierung eines Kommunikationskanals, d.h. den Kommunikationsleitungen zwischen der Transceiver-Einheit 20 und dem Mikrocontroller 40 werden bereits jeweils vier Anschlüsse D_out, D_in, Clk und CS1 sowohl an der Transceiver-Einheit 20 als auch an dem Mikrocontroller 40 benotigt. Im Fall der Verwendung einer Trigger-Leitung wird ein weiterer Anschluss TRG1 an der Transceiver-Einheit 20 bzw. IRQ1 an dem Mikrocontroller 40 benötigt. Jeder weitere Kommunikationskanal addiert dann jeweils weitere Chip Select-Anschlüsse CSn zuzüglich des optionalen Trigger-Anschlusses TRGn bzw. IRQn. Bei Verwendung einer SPI sind somit unabhängig von der Anzahl der Transceiver 20-1, ..., 20-n die folgenden drei Leitungen zwischen den Transceivern 20-1, ..., 20-n und der SPI-Einheit 46 im Mikrocontroller 40 vorgesehen: Downstream-Signalleitung 33, Upstream-Signalleitung 34, Clock-Signalleitung 35. Jeder Transceiver-Einheit 20-1, ..., 20-n sind jeweils eine Chip Select-Signalleitung 36-1, ..., 36-n für den zugeordneten Datenübertragungskanal Ch 1, ..., Ch n sowie eine Trigger-Leitung 37-1, ..., 37-n für den zugeordneten Datenübertragungskanal Ch 1, ..., Ch n zugeordnet.
-
Die SPI-Einheit 46 des Mikrocontrollers 40 ist mit einem jeweiligen, einen Datenübertragungskanal Ch 1, ..., Ch n zugeordneten SPI-Controller 47-1, ..., 47-n gekoppelt, welcher die weitere Verarbeitung der empfangenen Datenpakete vornimmt.
-
In den jeweiligen Transceiver-Einheiten 20-1, ..., 20-n sind mit den Buskanalen Ch 1, ..., Ch n gekoppelte Interfaces 24-1, ..., 24-n vorgesehen, welche ihrerseits mit zugeordneten SPI-Einheiten 25-1, ..., 25-n gekoppelt sind. Letztere enthalten die oben bereits erwähnten Anschlüsse an die Leitungen des Datenübertragungskanals 30.
-
Entsprechend der Datenrate des oder der Buskanale und bedingt durch das bei SPI verwendete „Ring-Shifting“-Verfahren ist sowohl im Upstream-Pfad als auch im Downstream-Pfad eine gleichermaßen hohe Bandbreite zwischen der Transceiver-Einheit 20 und dem Mikrocontroller 40 erforderlich. Dies liegt daran, dass durch den Mikrocontroller 40 entweder ein „Data-Polling-Verfahren“ durch die asynchron an der Transceiver-Einheit eintreffenden externen Nachrichten durchgeführt wird oder in der Bandbreite entsprechende Interrupt-Latenzzeiten zu berücksichtigen sind, sofern eine Trigger-Leitung von den Transceiver-Einheiten zu dem Mikrocontroller verwendet wird, um das Eintreffen einer Nachricht an der betreffenden Transceiver-Einheit 20-1, ..., 20-n zu signalisieren. Als Folge wird die effektiv zur Verfügung stehende Bandbreite bei mehr als einem SPI-Teilnehmer (d.h. einer eine SPI umfassende Transceiver-Einheit) sehr schnell erreicht.
-
4 zeigt eine erfindungsgemaß ausgebildete Datenkommunikationsschnittstelle. In dem Steuergerät 1 (Electronic Control Unit ECU) ist ein im Zeit-Multiplex-Verfahren betreibbarer Mehrkanal-Transceiver als Transceiver-Einheit 20 vorgesehen. Dieser umfasst einen asynchronen Transferbaustein 21, welcher über den lediglich zwei Datenleitungen aufweisenden Datenübertragungskanal 30 mit einem zweiten Transceiver-Baustein 41 des Mikrocontrollers 40 gekoppelt ist und im Voll-Duplex-Verfahren Daten austauschen kann.
-
Der Mehrkanal-Transceiver 20 umfasst Interfaces 22-1, ..., 22-n, welche mit einem jeweiligen Buskanal Ch 1, ..., Ch n des Bussystems 10 gekoppelt sind. Die Interfaces 22-1, ..., 22-n sind ausgangsseitig mit dem ersten Transceiver-Baustein 21 gekoppelt, welcher einen Anschluss Tx für ausgehende Daten und einen Anschluss Rx für eingehende Daten umfasst.
-
Der zweite Transceiver-Baustein 41 ist vorzugsweise als UART-Schnittstelle ausgebildet und umfasst einen Anschluss für eingehende Daten Rx, welcher mit einer Downstream-Leitung 31 gekoppelt ist. Ferner umfasst der zweite Transceiver-Baustein 41 einen Anschluss Tx für ausgehende Daten, welcher mit einer Upstream-Leitung 32 des Datenübertragungskanals 30 gekoppelt ist.
-
Die Aufgabe des Mehrkanal-Transceivers 20 besteht darin, eine Datenwandlung der gemäß einem Busprotokoll durch die Interfaces 22-1, ..., 22-n empfangenen Datenpakete in ein gemäß UART verwendetes Protokoll vorzunehmen. Die gemäß UART zu ubertragenden Rahmen bzw. Datenpakete werden in einen die Nutzdaten des Datenpakets 51 umfassenden Teil 51c integriert. Darüber hinaus kann das Datenpaket des Downstream-Pfads 51 als weitere Informationen einen Status 51a, einen Kanalkennzeichner (Ch_id) 51b sowie eine Checksumme (CRC) 51d umfassen.
-
Ein über den Upstream-Pfad 32 gesendetes Datenpaket 52 umfasst als Bestandteile einen Kanalkennzeichner (Ch_id) 52a, ein Steuerkommando und/oder Datum (COMMAND) 52b sowie eine Checksumme (CRC) 52c.
-
Der zweite Transceiver-Baustein 41 gemäß UART des Mikrocontrollers 40 ist ausgangsseitig mit einer Datenverarbeitungseinheit 42 gekoppelt. Diese dient dazu, die gemäß dem proprietaren, auf UART basierenden Datenformat an den Mikrocontroller übertragenen Daten derart wieder herzustellen, dass die über den Buskanal eintreffende Datenpaket-Information wieder hergestellt ist. Die Datenverarbeitungseinheit 42 kann mit einem Datenspeicher 43 verbunden sein, welche eine Zwischenspeicherung der entsprechenden, wieder hergestellten Mikrocontroller-Nachrichten für weitere Verarbeitungsschritte vornimmt. Weiterhin sind mit der Datenverarbeitungseinheit 42 Trigger-Einheiten 48, 49 gekoppelt. Diese werden für die Übertragung der Upstream- bzw. den Empfang der Downstream Pakete benötigt.
-
Die erfindungsgemäße Datenkommunikationsschnittstelle gemäß 4 basiert somit darauf, sowohl in der Transceiver-Einheit 20 als auch im Mikrocontroller 40 jeweils einen asynchronen Receiver-/Transmitter (d.h. einen Transceiver-Baustein) vorzusehen. Ein Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass eine Skalierung, d.h. eine Erweiterung der Anzahl an Buskanälen, in dem Transceiver vorgenommen werden kann, wahrend der Datenubertragungskanal zwischen Transceiver und Mikrocontroller davon unberuhrt bleibt. Bei einer Änderung auf andere Busprotokolle oder Bustopologien braucht lediglich der Mehrkanal-Transceiver ausgetauscht werden, wahrend der Datenubertragungskanal 30 hiervon unberührt bleibt.
-
Die in dem Transceiver und dem Mikrocontroller vorgesehenen asynchronen Transceiver-Bausteine werden im Voll-Duplex-Mode betrieben, wodurch Downstream-Pfad und Upstream-Pfad asynchron und parallel zueinander betrieben werden können. Ein Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass lediglich zwei Leitungen zwischen dem Transceiver und dem Mikrocontroller benötigt werden, wobei eine für den Empfang von Daten und eine für das Senden von Daten benotigt wird. Die vom Mikrocontroller 40 zu sendenden Daten, welche Initialisierungs- und Diagnoseanforderungen sowie ggf. erforderliche Steuerkommandos an den Transceiver umfassen, erfolgen über den Upstream-Pfad 32. Die Übertragung der vom Steuergerät 1 an den Buskanälen empfangenen Daten bzw. Antworten auf entsprechende Steuer-/Diagnosekommandos erfolgen auf dem Downstream-Pfad 31 vom Transceiver 20 zum Mikrocontroller 40.
-
Die benotigte Bandbreite des Datenubertragungskanals ist abhangig von der Anzahl der implementierten Buskanäle. Im Gegensatz zur SPI ist sie jedoch niedriger und sowohl auf dem Downstreamals auch auf dem Upstream-Pfad unabhängig voneinander. Die über den Downstream-Pfad übertragenen Daten entsprechen den Daten auf den jeweiligen Buskanälen. Zur Unterscheidung der über den einzigen Downstream-Pfad übertragenen Datenpakete wird von dem Transceiver 20 das entsprechende Datenpaket mit einem Kanalkennzeichner (Ch_id) und ggf. mit einer entsprechenden Checksumme (CRC) erweitert. Die über den Upstream-Pfad übertragenen Daten bzw. Kommandos werden von dem Mikrocontroller 40 zur Unterscheidung durch den Transceiver 20 um einen Kanalkennzeichner (Ch_id) und ggf. eine entsprechende Checksumme (CRC) erweitert.
-
Die Unterstützung unterschiedlichster Busprotokolle und eine Minimierung der CPU-Last des Mikrocontrollers bei gleichzeitig hoher Anpassungsfähigkeit ergibt sich durch das Vorsehen jeweils eines DMA (Direct Memory Access) Kanals für den Empfang von Daten bzw. das Senden von Daten und Kommandos, wobei durch den Mikrocontroller empfangene Datenpakete nach der Datenwiederherstellung von der Datenverarbeitungseinheit 42 hierzu in den Datenspeicher 43 eingespeichert werden.
-
Eine weitere Abwandlung könnte darin bestehen, eingehende Datenpakete mit einem Zeitstempel zu versehen. Alternativ kann vorgesehen sein, entsprechende Zeitstempel bereits im Transceiver 20 zu erzeugen und im Downstream-Datenpaket 51 mit zu ubertragen. Hierzu kann in dem Mikrocontroller ein Timer vorgesehen sein. Die Einleitung eines entsprechenden DMA-Transfers kann eingeleitet werden durch den Empfang von Datenpaketen, durch eine CPU-Anforderung oder durch ein Timer-Ereignis. Ist ein DMA-Transfer abgeschlossen, so kann ein Interrupt an die CPU des Mikrocontrollers ausgelöst werden.
