DE102016203515A1

DE102016203515A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung und zum Empfangen von Messwerten

Info

Publication number: DE102016203515A1
Application number: DE102016203515.0A
Authority: DE
Inventors: Marlon Ramon Ewert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-09-07
Also published as: US20210194964A1; CN108781225A; WO2017148766A1

Abstract

Verfahren (300, 500) zur Übertragung eines Messwerts eines Sensors, wobei der Sensor einen Messwertwertebereich aufweist, wobei ein Messwert aus einem ersten Teil des Messwertwertebereichs zur Übertragung auf ein Datenwort mittels einer ersten Abbildung abgebildet (301, 501) wird.

Description

Stand der Technik
Aus der DE 101 49 332 A1 ist ein Verfahren zur digitalen Datenübertragung von einem Sensor zu einem Steuergerät bekannt, bei dem die Sensorwerte des Sensors für die Datenübertragung mit verschiedenen Auflösungen aufgeteilt werden. Die Sensorwerte bilden einen ersten Wertebereich mit aufeinanderfolgenden Sensorwerten. Die Aufteilung des ersten Wertebereichs für die Datenübertragung erfolgt in Abhängigkeit von einer für das Steuergerät relevanten Größe.
PSI5 ist ein offener Standard und unterstützt die Abfrage von bis zu vier Sensoren pro Busknoten, die in unterschiedlichen Konfigurationen abgefragt werden können. Auch eine bidirektionale Kommunikation zur Sensorkonfigurierung und Diagnose ist vorgesehen.
In Airbag-Systemen werden beispielsweise Daten von Druck- oder Beschleunigungssensoren über strommodulierte Zweidraht-Busse ausgewertet, die über ein Manchester-codiertes Protokoll mit dem Steuergerät kommunizieren.
Im Standard sind auch die möglichen Betriebsarten festgelegt. Diese unterscheiden sich zunächst in synchrone und asynchrone Betriebsmodi. Bei den synchronen Betriebsmodi ergeben sich je nach Verschaltung der Sensoren mit der Steuereinheit die drei Betriebsarten: Parallel BUS Mode (alle Sensoren sind parallel geschaltet), Universal BUS Mode (serielle Verschaltung der Sensoren) und Daisy Chain BUS Mode. Kombiniert mit anderen Parametern, wie gesamte Anzahl der Zeitschlitze, Datenrate, Datenwortlänge, Parity- / CRC-Überwachung, erlaubt der PSI5-Standard unterschiedliche Realisierungsmöglichkeiten. Weit verbreitet ist die Verwendung einer Datenwortlänge von 10 Bit.
Heute verwendete PSI5 Sensoren verwenden in der Regel eine fest definierte Auflösung für den Messwert eines Sensorkanals auf einem einzigen Kommunikationsslot. Diese fest definierte Auflösung ist in der Regel für den gesamten Erfassungsbereich des Sensors konstant.
Nachteil der bisherigen Praxis ist der notwendige Kompromiss zwischen hoher Messwertauflösung und weitem Messbereich. Beispielsweise unterstützt ein heutiger 10-Bit-Sensor entweder eine hohe Auflösung mit geringem Messbereich oder einen weiten Messbereich mit geringer Auflösung. Dies ist vor allem dann kontraproduktiv, wenn ein und derselbe Sensor für unterschiedliche Anwendungen verwendet wird, wobei sich die Messbereiche und Auflösungen für die unterschiedlichen Anwendungen grundlegend unterscheiden und somit nicht kompatibel zueinander sind. Dies kann sich vorallem negativ auf die Auslegung von Algorithmen auswirken (wie bspw. von Algorithmen zur Auslösung von Rückhaltemitteln in Airbagsteuergeräten).
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Messwerten eines Sensors, bei dem der Sensor einen Messwertwertebereich aufweist, wobei ein Messwert aus einem ersten Teil des Messwertwertebereich zur Übertragung auf ein Datenwort abgebildet wird.
Dieses Verfahren basiert auf der Erkenntnis, dass nicht für jede Anwendung, wie bspw. einem Verfahren bzw. Algorithmus zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln, wie Airbags udgl., die einen Sensorwert weiterverarbeitet der gesamte von einem Sensor erfasste Messwertwertebreich genutzt werden muss bzw. verwertbar ist.
Um die zur Verfügung stehende Bandbreite zur Übertragung der Sensormesswerte zur weiterverarbeitenden Anwendung optimal auszunutzen, ist es vorteilhaft nur den Teil des Messwertwertebereichs zu übertragen, der die verarbeitbaren Messwerte umfasst.
Dadurch lässt sich bspw. die Auflösung des übertragenen Sensormesswerts größtmöglich halten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird der Messwert aus dem ersten Teil des Messwertwertebereichs vor der Abbildung mit einem ersten Offset beaufschlagt.
Diese Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis, dass für bestimmte Anwendungen bestimmte Messwertwertebereiche eine höhere Gewichtung erfahren. So ist bspw. denkbar, dass für Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln postive Messwerte eines Beschleunigungs- oder Drucksensors ein höheres Gewicht haben als negative Messwerte, somit ist es nach dieser Auführungsform des Verfahrens vorteilhaft anstelle eines um den Nullpunkt symmetrisch angeordneten Teils des Messwertwertebereichs, einen in das Postive verschobenen Teil des Messwertwertebereichs zu übertragen. Dazu bietet sich an, den zu übertragenen Messwert mit einem entsprechenden Offset zu versehen, damit der Messwert auf den typischerweise symmetrisch um einen Nullwert angeordneten Wertebereich des zur Übertragung eingesetzen Datenworts auf einfache Art und Weise abgebildet werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird ein Messwert aus einem zweiten Teil des Messwertwertebereichs zur Übertragung auf das Datenwort abgebildet, wobei der Messwert aus dem zweitem Teil vor der Abbildung mit einem zweiten Offset beaufschlagt wird.
Diese Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis, die zur Verfügung stehende Bandbreite zur Übertragung des Messwerts optimal auszunutzen, indem nicht genutze Teil des Wertebereichs des zur Übertragung genutzen Datenworts mit einem Teil des Messwertwertebreichs belegt wird, der anderenfalls über den maximal bzw. minimal übertragbaren Wert hinausgegangen wäre.
Diese Ausführungform des Verfahrens entfaltet ein besonderes Potential, wenn der erste Teil des Messwertwertebereichs vor der Abbildung auf das Datenwort nicht mit einem Offset belegt wird, da eine Belegung mit einem Offset eine Addition bzw. eine Subtraktion voraussetzt. Insbesondere im binären Bereich stellen Addition bzw. Subtraktionen eine ressourcenbehafteten Vorgang dar. Auf diesen Vorgang kann zumindest für die Messwerte aus dem ersten Teil des Messwertwertebereichs verzichtet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist die Abbildung auf das Datenwort eine proportionale Abbildung.
Diese Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis, dass eine proportionale Abbilldung eine einfache Funktion darstellt, die auf kostengünstige Art und Weise umgesetzt werden kann. Bspw. durch eine entsprechend eingereichtete anwendungspezifischen, integrierten Schaltkreis (ASIC).
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Empfangen von Messwerten eines Sensors, bei dem aus einem empfangenen Datenwort mittels einer zweiten Abbildung ein Messwert für eine weitere Verarbeitung ermittelt wird.
Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der mittels des Datenworts übertragene Sensorwert nicht für jede weiterverarbeitende Anwendung in einer optimalen Form vorliegt. Daher ist es vorteilhaft ein Empfangenes Datenwort für eine weitere Verarbeitung mittels einer entsprechenden Abbildung aufzubereiten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist die zweite Abbildung eine zu der ersten Abbildung invese Abbildung.
Diese Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis, dass ein Sensormesswert, der mittels des Verfahrens zur Übertragung von Messwerten eines Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, mit einer entsprechend inversen Abbildung zur weiteren Verarbeitung abgebildet wird. Dies birgt den Vorteil, dass der Messwertwertebereich des Sensors für die weiter verarbeitende Anwendung vorausgesetzt werden kann. Dies ist dann wichtig, wenn das weiterverarbeitende Steuergerät unterschiedliche Sensorinputs verarbeitet und somit nicht übertragungsspezifische Darstellungsvarianten des übertragenen Sensormesswerts berücksichtigt werden müssen. Dadurch ist ein flexiblerer Einsatz der Übertragungs- und Empfangsverfahren sowie der Sensoren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird der ermittelte Messwert mit einem zu dem ersten Offset korrespondierenden dritten Offset beaufschlagt.
Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung birgt den Vorteil, dass der Wert, der mittels des Datenworts übertragen wurde, wieder auf den Nullpunkt des erfassenden Sensors zurücktransformiert wird. Dies führt zu einer vereinfachten Weiterverarbeitung des übertragenen Sensormesswerts, da die zur Übertragung getätigten Optimierung in den weiterverarbeitenden Anwendungen nicht mehr berücksichtigt werden müssen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung stammt das Datenwort aus einem Datenwortwertebereich, wobei der ermittelte Messwert mit einem zu dem zweiten Offset korrespondierenden vierten Offset beaufschlagt wird, wenn das Datenwort in einem ersten Teil des Datenwortwertebereichs liegt.
Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung birgt den Vorteil, dass Sensormesswerte, die mittels des zweiten Offsets zur Übertragung in den einen typischerweise ungenutzten bzw. irrelevanten Bereich des Datenwortwertebreichs transformiert wurden, nun wieder an ihre angestammte Stelle zurücktransformiert werden. Auch hier ist es vorteilhaft, dass Optimierungen, die zur Übertragung des Sensoresswerts durchgefürt wurden, in weiterverabeitenden Anwendungen nicht berücksichtig werden müssen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zum Empfangen der vorliegenden Erfindung wird der Messwert mittels einer Variante des Verfahrens zur Übertragung von Messwerten eines Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung übertragen.
Den größten Nutzen erbringt die vorliegende Erfindung im Zusammenspiel mit dem vorgestellten Verfahren zur Übertragung eines Messwerts eines Sensors und dem vorgestellten Verfaren zum Empfangen. Durch dieses Zusammenspiel lässt sich die zur Übertragung zur Verfügung stehende Datenwortbreite bzw. Bandbreite optimal ausnutzen und ein Qualtitäts- bzw. Informationsverlust durch die Übertragung fällt minimal aus.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor, der derart eingerichtet ist, alle Schritte einer Ausführungsform des Verfahrens zur Übertragung eines Messwerts der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsfom des Sensors der vorliegenden Erfindung ist in dem Sensor wenigstens eine Funktion zur Abbildung von Messwerten auf Datenworte hinterlegt.
Durch die Hinterlegung wenigstens einer Funktion zur Abbildung von Sensormesswerten auf Datenworte in dem Sensor entfällt zusätzlicher Applikationsaufwand. Ein entsprechenden Sensor ist umgehend nach Inbetriebnahme bereit Sensormesswerte optimal zu übertragen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsfom des Sensors der vorliegenden Erfindung überträgt der Sensor in einer Intialisierungsphase die zur Abbildung ausgewählte Funktion der wenigstens einen hinterlegten Funktion.
Durch diese Variante des Sensors ist eine einfache Einrichtung des Systems, in dem der Sensor eingebunden wird, möglich. Der Sensor stellt seine Konfiguration, spricht, die zur Übertragung ausgewählte Funktion zur Verfügung, und die zum Empfang vorgesehene Stelle, typischerweise ein Steuergerät, kann sich entsprechnd einstellen bzw. selbst konfigurieren.
Übertragen der ausgewählten Funktion soll vorliegend so verstanden werden, dass der Sensor die ausgewählte Funktion in Form einer geeigneten Darstellung als Funktion überträgt. Es ist ebenso denkbar, dass zwischen dem Sensor und der zum Empfangen vorgesehenen Stelle eine solche Vereinbarung besteht, dass es ausreichend ist, dass der Sensor einen entsprechenden Indentifikationscode überträgt, der die ausgewählte Funktion für die empfangende Stelle ausreichend kennzeichnet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Empfangsvorrichtung, insbesondere ein Steuergerät, die derart eingereichtet ist, alle Schritte einer Ausführungsform des Verfahrens zum Empfangen von Messwerten der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Steuergeräts der vorliegenden Erfindung ist das Steuergerät dazu geeignet, Messwerte eines Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung zu empfangen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm, das derart eingerichtet ist, alle Schritte einer Ausführungsform der Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm der vorliegenden Erfindung gespeichert ist.
Nachfolgenden werden ausgewählte Varianten bzw. vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen die
1 eine lineare Abbildung von Sensormesswerten auf Datenworte eines 10 Bit Kommunikationsslots des PSI5 Protokolls;
2 eine asymetrische Abbildung von Datenworten auf Sensormesswerte;
3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungs des Verfahrens zur Übertragung;
4 eine alternative asymetrische Abbildung von Datenworten auf Sensormesswerte;
5 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungs des Verfahrens zur Übertragung.
1 zeigt eine lineare Abbildung von Sensormesswerten auf Datenworte eines 10-Bit-Kommunikationsslots des PSI5-Protokolls nach dem Stand der Technik.
Auf der Abzsisse sind die Sensormesswerte aufgetragen. Auf der Ordinate die Werte des Datenworts des 10-Bit-Kommunikationsslots. Stehen 10 Bit um den Nullpunkt symmetrisch kodierte Ganzzahlwerte zur Verfügung so reicht der Wertebereich nach dem PSI5-Standard von –480 LSB über 0 LSB zu +480 LSB.
Die Gerade soll die lineare Abbildung der Sensormesswerte auf das Datenwort darstellen.
Heutige Sensoren, die ihre Messwerte gemäß dem PSI5-Protokoll übertragen, verwenden in der Regel eine fest definierte Auflösung für den Messwert eines Sensorkanals auf einem einzigen Kommunikationsslot. Diese fest definierte Auflösung ist in der Regel für den gesamten Sensierbereich des Sensors konstant. Das bedeutet beispielsweise, dass der Datenbereich eines 10-Bit-Sensors für einen Sensorkanal gemäß der Abbildung in 1 von –480 LSB bis +480 LSB reicht.
Nachteil daran ist der notwendige Kompromiss zwischen hoher Messwertauflösung und weitem Messbereich. Beispielsweise unterstützt ein heutiger 10-Bit-Sensor entweder eine hohe Auflösung mit geringem Messbereich oder einen weiten Messbereich mit geringer Auflösung.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand einer Übertragung mittels des PIS5 Protokolls unter Nutzung eines 10-Bit-Datenworts pro Kommunikationsslot vorgestellt.
In der ersten bevorzugten Ausführsungsform erfolgt die Messbereichserweiterung des Sensors durch eine Verschiebung des Nullpunkts der Sensormesswerte auf dem Kommunikationsbus.
2 zeigt eine asymetrische Abbildung von 10-Bit-Datenworten auf Sensormesswerte bei einheitlicher Auflösung mit Hilfer einer Nullpunktverschiebung gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform.
Auf der Abzisse sind die Werte des Datenworts des 10-Bit-Kommunikationsslots aufgetragen. Auf der Ordinate sind Sensormesswerte aufgetragen. Die eingezogene Gerade stellt die Abbildung des Sensormesswerts auf ein Datenwort zur Übertragung dar.
Ein einfacher Weg, um zu einer Abbildung gemäß 2 zu gelangen, ist die Sensormesswerte des Sensors zunächst vor der Übertragung auf dem Kommunikationsbus mit einem Offset zu versehen. Dieses Offset entspricht einer Verschiebung des Nullpunkts der Sensorsignale in diesem Beispiel um –280 LSB.
Das bedeutet beispielsweise, dass der Sensorsignalwert 0 LSB nun auf den Datenwortwert –280 LSB abgebildet wird, während beispielsweise der Sensormesswert +760 LSB auf den Datenwortwert +480 LSB des abgebildet wird und der Sensormesswert –200 LSB Sensormesswert auf den Datenwortwert –480 LSB abgebildet werden. Das hat zur Folge, dass die Signale bei der Übertragung auch weiterhin in einem Bereich von +/–480 LSB, wie in 1 dargestellt, übertragen werden. Jedoch sind die Signale bei der Übertragung wie anhand der Nullpunktverschiebung beschrieben anders kodiert. Auf diese Weise wird eine Messbereichserweiterung des Sensors in positiver Messrichtung realisiert, da diese Messrichtung in diesem Beispiel wichtiger ist, während der Messbereich des Sensors in negativer Messrichtung auf –200 LSB beschränkt ist.
Es ist klar, dass eine solche Messbereichserweiterung auch analog den negativen Messwertwertebereich eines Sensors bevorzugen kann.
In einer einfachen Umsetzung kann die Nullpunktverschiebung mit Hilfe einer mathematischen Funktion bzw. mit Hilfe von Fallunterscheidungen kodiert werden, sodass die Abbildung der Sensormesswerte auf die Sensorsignale des Kommunikationsbusses je nach Sensormesswert automatisiert berechnet wird.
Die Berechnung kann dabei entweder in Software auf dem Sensor oder durch eine Logik innerhalb einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) des Sensors erfolgen. Anschließend erfolgt eine Übertragung der aus den Sensormesswerten berechneten Sensorsignale auf dem Bus.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm der vorstehend angeführten Ausführungsform eines Verfahrens zur Übertragung von Messwerten eines Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Schritt 301 werden die Sensormesswerte von –200 LSB bis +760 LSB auf Datenwortwerte zwischen –480 LSB und +480 LSB durch Nullpunktverschiebung der Sensormesswerte umgerechnet. Die Nullpunktverschiebung erfolgt durch eine Beaufschlagung mit einem ersten Offset von –280 LSB. Dieser erste Offset ist passend für den ausgewählten Teil des Messwertwertebereichs und der zur Verfügung stehenden Datenwortbreite. Es ist klar, dass bei der Auswahl eines anderen Teils des Messwertwertebereichs oder bei einer anderen zur Verfügung stehenden Datenwortbreite ein entsprechend anderer Offset zu wählen ist.
In Schritt 302 wird der umgerechnete Datenwortwert mittels eines Kommunikationsbus, bspw. nach dem PSI5 Protokoll, durch den Sensor übertragen.
In Schritt 303 wird der umgerechnete Datenwortwert im Empfänger, vorliegend bspw. im Steuergerät, empfangen und verarbeitet.
In Schritt 304 wird der umgerechnete Datenwortwert aus dem Wertebereich zwischen –480 LSB und +480 LSB im Steuergerät zurückgerechnet, damit der übertragene Sensormesswert im Steuergerät richtig intepretiert wird. Dazu erfolgt im Rahmen der Erfindung eine inverse Umrechnung der übertragenen Datenwortwerte. Zu diesem Zweck wird die Nullpunktverschiebung durch den Sensor auf dem Steuergerät als mathematische Funktion hinterlegt. In dem vorliegenden Beispiel wird im Steuergerät dazu ein zum ersten korrespondierender Offset, bspw. im vorliegenden Beispiel +280 LSB, auf den übertragenen Datenwortwert angewendet. Dadurch wird der Datenwortwert wieder auf einen Sensormesswert zwischen –200 LSB und +760 LSB zurückgerechnet. Es ist zudem denkbar, dass der empfangene Sensormesswert auf die Bedürfnisse der nachfolgend verarbeitenden Anwendung skaliert wird.
Im Folgenden wird ein zweite bevorzugte Ausführungsform vorgestellt, die ohne eine Nullpunktverschiebung auskommen würde.
Gemäß dieser Ausführungsform erfolgt die Messbereichserweiterung des Sensors durch eine Kodierung der Sensormesswerte außerhalb des Übertragungsbereichs auf ungenutzte Bereiche auf dem Kommunikationsbus.
4 zeigt die dazu entsprechende asymetrische Abbildung von 10-Bit-Datenworten auf Sensormesswerte bei einheitlicher Auflösung mittels Ausnutzung ansonsten ungenutzer Datenwortwertebereiche.
Auf der Abzisse sind die Werte des Datenworts des 10-Bit-Kommunikationsslots aufgetragen. Auf der Ordinate sind Sensormesswerte aufgetragen. Die eingezogene Gerade stellt die Abbildung des Sensormesswerts auf ein Datenwort zur Übertragung dar.
In 4 ist der Teil des Sensormesswertwertebeerichs mit A gekennzeichnet, der zur Übertragung vorgsehen ist. 4 zeitgt weiterhin einen zweiten Bereich B, der über den mittels des zur Übertragung vorgesehen Datenworts übertragbaren Bereich hinausgeht. Weiter ist aus 4 ersichtlich, dass im negativen Wertebereich des Datenworts freie Werte vorhanden sind. Gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform werden diese freien Werte genutzt, um die Werte im überschüssigen positiven Bereich B zu übertragen.
In 4 werden die Sensormesswerte des Sensors, welche sich außerhalb des Übertragungsbereichs der Kommunikation befinden zunächst vor der Übertragung auf ungenutzte Bereiche des Kommunikationsbusses kodiert. Diese Kodierung entspricht nach der Darstellung in 4 einem Umklappen der Sensormesswerte zwischen +481 LSB und +760 LSB in den ungenutzten negativen Bereich des Kommunikationsbusses zwischen –480 LSB und –201 LSB. Das bedeutet bspw., dass der Sensormesswert 0 LSB weiterhin auf den Datenwortwert 0 LSB abgebildet wird, während bspw. der Sensormesswert +760 LSB auf den Datenwortwert –201 LSB des Kommunikationsbusses abgebildet wird und der Sensormesswert +481 LSB auf den Datenwortwert –480 LSB abgebildet wird. Das bedeutet, die Signale werden weiterhin in einem Datenwortwertebereich von +/–480 LSB gemäß 1 übertragen. Jedoch sind die Signale bei der Übertragung wie beschrieben anders kodiert. Auf diese Weise kann eine Messbereichserweiterung des Sensors in positiver Messrichtung realisiert werden, da diese Messrichtung in diesem Beispiel wichtiger ist, während der Messbereich des Sensors in negativer Messrichtung auf –200 LSB eingeschränkt wurde.
Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass Sensormesswerte in einem ersten Bereich um den Nullpunkt vor der Abbildung auf ein Datenwort nicht mit einem Offset beaufschlagt werden müssen. Dies spart in vorteilhafter Weise einen Rechenschritt ein. Lediglich besonders hohe Messwerte, im vorgestellten Beispiel diejenigen Messwerte, die auf Datenwortewerte oberhalb von +480 LSB gemappt werden würden, werden gemäß der beschriebenen Ausführungsform zur Kodierung im ungenutzen negativen Wertebereich des Datenworts mit einem entsprechenden Offset beaufschlagt.
Es versteht sich, dass gemäß dieser Ausführungsform, Sensormesswerte, die ohne Beaufschlagung mit einem Offset auf einen Datenwortwert zwischen –201 SB und –480 LSB abgebildet werden würden, mittels dieser Ausführungsform nicht übertragen werden würden. Dies ist allerdings so vorgesehen, um den übertragenen Wertebereich in einen vorbestimmten positiven Bereich der Sensormesswerte zu erweitern.
Es versteht sich, dass je nach Anwendung eine entsprechend gespiegelte Anwendung möglich wäre, wenn der zur Übertragung vorgesehene Messwertwertebereich des Sensors in den negativen Bereich erweitert werden soll.
In einer einfachen Umsetzung kann die Kodierung der Sensormesswerte mit Hilfe einer mathematischen Funktion bzw. mit Hilfe von Fallunterscheidungen durchgeführt werden, sodass die Abbildung der Sensormesswerte auf die Sensorsignale des Kommunikationsbusses je nach Sensormesswert automatisiert berechnet wird.
Die Berechnung erfolgt dabei entweder in Software auf dem Sensor oder durch eine Logik innerhalb einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) des Sensors. Anschließend erfolgt eine Übertragung der aus den Sensormesswerten berechneten Sensorsignale auf dem Bus.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm der vorstehend angeführten Ausführungsform eines Verfahrens zur Übertragung von Messwerten eines Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Schritt 501 werden im Sensor die Sensormesswerte von –200 LSB bis +760 LSB auf Datenwortwerte zwischen –480 LSB und +480 LSB durch Umklappen der Sensormesswerte zwischen +481 LSB und +760 LSB in den ungenutzten negativen Datenwortwertebereich zwischen –480 LSB und –201 LSB abgebildet.
Das Umklappen kann in einer möglichen Implemenierung durch eine Beaufschlagung mit einem zweiten Offset von vorliegend –961 LSB erfolgen. Dieser zweite Offset ist passend für den ausgewählten Teil des Messwertwertebereichs und der zur Verfügung stehenden Datenwortbreite. Es ist klar, dass bei der Auswahl eines anderen Teils des Messwertwertebereichs und bei einer anderen zur Verfügung stehenden Datenwortbreite ein entsprechend anderer Offset zu wählen ist. Ebenfalls ist klar, dass bei einer Kombination der vorstehende angeführten Ausführungsform mit der Ausführungsform gemäß der 2 und 3 ein entsprechend angepasster zweiter Offset mit dem entsprechend ersten Offset zu wählen ist.
In Schritt 502 wird der umgerechnete Datenwortwert mittels eines Kommunikationsbus, bspw. nach dem PSI5 Protokoll, durch den Sensor übertragen.
In Schritt 503 wird der umgerechnete Datenwortwert im Empfänger, vorliegend bspw. im Steuergerät, empfangen und verarbeitet.
In Schritt 504 wird der umgerechnete Datenwortwert aus dem Wertebereich zwischen –480 LSB und +480 LSB im Steuergerät zurückgerechnet, damit der übertragene Sensormesswert im Steuergerät richtig intepretiert wird. Dazu erfolgt im Rahmen der Erfindung eine inverse Umrechnung des übertragenen Datenwortwerts. Zu diesem Zweck ist das inverse Umklappen auf dem Steuergerät als mathematische Funktion hinterlegt. In dem vorliegenden Beispiel wird im Steuergerät dazu ein zum zweiten Offset korrespondierender vierter Offset, bspw. im vorliegenden Beispiel +961 LSB, auf die übertragenen Datenwortwerte angewendet, die durch das „Umklappen“ im Sensor in den ungenutzen, im vorliegenden Fall negativen Datenwortwertebereich, verschoben wurden. Dadurch wird der übertragene Datenwortwert wieder auf einen Sensormesswert zwischen –200 LSB und +760 LSB zurückgerechnet. Es ist zudem denkbar, dass der empfangene Sensormesswert auf die Bedürfnisse der nachfolgend verarbeitenden Anwendung skaliert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10149332 A1 [0001]

Claims

Verfahren (300, 500) zur Übertragung eines Messwerts eines Sensors, wobei der Sensor einen Messwertwertebereich aufweist, wobei ein Messwert aus einem ersten Teil (A) des Messwertwertebereich zur Übertragung auf ein Datenwort mittels einer ersten Abbildung abgebildet (301, 501) wird.
Verfahren (300, 500) nach Anspruch 1, wobei der Messwert aus dem ersten Teil (A) des Messwertwertebereichs vor dem Abbilden mit einem ersten Offset beaufschlagt wird.
Verfahren (500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Messwert aus einem zweiten Teil (B) des Messwertwertebereichs zur Übertragung auf das Datenwort abgebildet wird, wobei der Messwert aus dem zweitem Teil (B) vor dem Abbilden mit einem zweiten Offset beaufschlagt wird.
Verfahren (300, 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Abbildung auf das Datenwort eine proportionale Abbildung ist.
Verfahren (300, 500) zum Empfangen eines Messwerts eines Sensors, wobei aus einem empfangenen Datenwort mittels einer zweiten Abbildung ein Messwert für eine weitere Verarbeitung ermittelt (304, 504) wird.
Verfahren (300, 500) nach Anspruch 5, wobei das Datenwort mittels eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 übertragen wird und die zweite Abbildung eine zu der ersten Abbildung invese Abbildung ist.
Verfahren (300, 500) nach Anspruch 6, wobei der ermittelte Messwert mit einem zu dem ersten Offset korrespondierenden dritten Offset beaufschlagt wird.
Verfahren (300, 500) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Datenwort aus einem Datenwortwertebereich stammt, wobei der ermittelte Messwert mit einem zu dem zweiten Offset korrespondierenden vierten Offset beaufschlagt wird, wenn das Datenwort in einem ersten Teil des Datenwortwertebereichs liegt.
Sensor, der derart gestaltet ist, dass der Sensor alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Anspüche 1 bis 4 ausführt.
Sensor nach Anspruch 9, wobei in dem Sensor wenigstens eine Funktion zur Abbildung von Messwerten auf Datenworte hinterlegt ist.
Sensor nach Anspruch 10, wobei der Sensor in einer Intialisierungsphase die zur Abbildung ausgewählte Funktion der wenigstens einen hinterlegten Funktion übertragt.
Steuergerät, das derart gestaltet ist, dass das Steuergerät alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 8 ausführt.
Steuergerät nach Anspruch 12, wobei das Steuergerät zum Empfangen von Datenworten von einem Sensor nach einem der Ansprüche 9 bis 11 ausgebildet ist.
Verfahren zur Herrstellung eines Sensors nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die wenigstens eine Funktion während der Herstellung in dem Sensor hinterlegt wird.
Computerprogramm, das ausgebildet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 15 gespeichert ist.