DE102017130933B3

DE102017130933B3 - Flankenbasierte Kommunikation mit einer Vielzahl von Slave-Vorrichtungen unter Verwendung von Timern

Info

Publication number: DE102017130933B3
Application number: DE102017130933.0A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt; Dinh Quoc Thang Nguyen
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-05-02
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: US20190199558A1; CN109951407A; US10547477B2; CN109951407B

Abstract

Slave-Vorrichtungen, Master-Vorrichtungen, Systeme und Verfahren werden für eine auf einem bidirektionalen, flankenbasierten, Pulsbreitenmodulationsprotokoll basierende Kommunikation offenbart. In einer Implementierung startet das Empfangen eines Master-Triggersignals einen Timer mit einer zugehörigen Zeitspanne in einer Slave-Vorrichtung und nach Ablauf des Timers überträgt die Slave-Vorrichtung eine Antwort.

Description

GEBIET
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft Master- und Slave-Vorrichtungen, Systeme und Verfahren für eine flankenbasierte Kommunikation mit einer Vielzahl von Slave-Vorrichtungen.
HINTERGRUND
Zur Kommunikation zwischen Vorrichtungen, z.B. bei Automobilanwendungen, werden diverse Protokolle verwendet. Ein häufig eingesetztes Protokoll ist das SENT-Protokoll (Single Edge Nibble Transmission). Dieses Protokoll kann zum Beispiel bei Anwendungen verwendet werden, bei denen hochauflösende Daten, zum Beispiel von einer Sensorvorrichtung an eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU) übertragen werden.
Das SPC-Protokoll (Short PWM Code; wobei PWM für Pulsbreitenmodulation (engl. Pulse Width Modulation) steht) ist eine Erweiterung des SENT-Protokolls und zielt darauf ab, die Leistung einer Kommunikationsverknüpfung zu erhöhen und gleichzeitig Systemkosten zu reduzieren. Bis zu einem gewissen Grad erlaubt SPC eine bidirektionale Kommunikation und ist ein Beispiel für ein flankenbasiertes PWM-Protokoll. Beispielsweise kann SPC eine Halbduplexsynchronkommunikation einführen. Ein Empfänger (z.B. ein Master) erzeugt zum Beispiel einen Master-Triggerpuls auf einer Kommunikationsleitung, indem er für ein definiertes Zeitausmaß auf Low gezogen wird. Die Pulsbreite (die dem definierten Zeitausmaß entspricht) wird durch einen Sender (z.B. einen Slave), zum Beispiel einen Sensor, gemessen, und eine Übertragung, z.B. eine SENT-Übertragung, wird nur dann eingeleitet, wenn die Pulsbreite innerhalb einer definierten Grenze liegt. Das SPC-Protokoll erlaubt das Wählen zwischen verschiedenen Protokollmodi. Beispielsweise kann ein synchroner Modus, ein synchroner Modus mit Bereichsauswahl oder eine synchrone Übertragung mit Identifikations(ID)-Auswahl (auch als Busmodus bezeichnet), wobei bis zu vier Sensoren parallel mit einer ECU oder anderen Master-Vorrichtung verbunden sein können, verwendet werden. Im letztgenannten Fall kann die Pulsbreite des oben genannten Triggerpulses herkömmlicherweise definieren, welcher Sensor oder welche sonstige Instanz eine Übertragung startet. Beispielsweise kann eine Länge des Triggerpulses eine ID eines Sensors oder einer anderen für die Übertragung ausgewählten Slave-Vorrichtung anzeigen. Der Sensor oder eine andere Instanz kann die Übertragung mit seiner eigenen Synchronisation starten, die sich mit dem Triggerpuls überlappen kann.
Herkömmlicherweise kann bei Verwendung des SPC-Protokolls im oben genannten Busmodus jedem Sensor eine andere Länge des Triggerpulses zugewiesen sein. Im herkömmlichen SPC-Protokoll weist das Auslösen (Triggern) eines Sensors durch einen Triggerpuls eine vergleichsweise lange Dauer auf (zum Beispiel etwa 90 Zeiteinheiten zum Adressieren, z.B. des Triggerpulses, und zumindest etwa 281 Zeiteinheiten für das Antworten durch den Sensor) und nimmt daher eine vergleichsweise lange Zeit in Anspruch. Außerdem muss zwischen dem Auslösen unterschiedlicher Sensoren in manchen herkömmlichen Ansätzen zumindest die längste mögliche Übertragungsdauer zuzüglich eines Sicherheitsspielraums eingehalten werden.
Weitere herkömmliche Ansätze mit dem Versuch, die benötigte Zeit zu reduzieren, sind in der US 2015/0236876 A1 oder US 2016/0050089 A1 offenbart.
Von diesen Druckschriften beschreibt die US 2016/0050089 A1 ein auf dem SPC-Protokoll basierendes Verfahren, bei dem in manchen Betriebsarten ein Slave eine Antwort sendet, wenn er durch Überwachen des Kommunikationskanals detektiert hat, dass eine Übertragung eines vorhergehenden Slaves abgeschlossen ist. Als Sicherheitsmechanismus kann dabei vorgesehen sein, dass der Slave nach einer Zeitdauer, die einer längstmöglichen Antwortzeitdauer des vorhergehenden Slaves entspricht, in jedem Fall sendet, um Probleme zu vermeiden, die auftreten könnten, wenn bei der Antwort des vorhergehenden Slaves Störungen auftreten.
Ein weiteres Kommunikationsverfahren ist auch aus der US 2015/0270994 A1 bekannt.
Einige herkömmliche Ansätze können erfordern, dass eine Slave-Vorrichtung dem Bus ständig „zuhört“ und Übertragungen von anderen Slave-Vorrichtungen und deren Abschlusspunkt detektiert. Dies kann eine vergleichsweise komplexe Empfangs-Hardware und/oder Logik in Slave-Vorrichtungen erfordern, was unerwünscht sein kann.
KURZFASSUNG
Es werden eine Slave-Vorrichtung wie in Anspruch 1 definiert, eine Master-Vorrichtung wie in Anspruch 6 definiert, ein Kommunikationssystem wie in Anspruch 11 definiert, und ein Kommunikationsverfahren wie im Anspruch 14 oder 18 definiert bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Slave-Vorrichtung bereitgestellt, umfassend:

eine Kommunikationsschaltung, die dazu konfiguriert ist, auf Basis eines bidirektionalen flankenbasierten Pulsbreitenmodulationsprotokolls zu kommunizieren,
einen Timer, der dazu konfiguriert ist, nach einer zugehörigen Zeitspanne nach einem Starten des Timers abzulaufen und zu starten, wenn die Kommunikationsschaltung ein vordefiniertes Triggersignal empfängt,
wobei die Kommunikationsschaltung dazu konfiguriert ist, eine Antwort auf das Triggersignal zu übertragen, wenn der Timer abläuft,
wobei die zugehörige Zeitspanne eine Länge aufweist, in die mindestens eine weitere Antwort von mindestens einer weiteren Slave-Vorrichtung hineinpasst, und
wobei die Kommunikationsschaltung dazu konfiguriert ist, nach der Antwort ein vordefiniertes End-of-Frame-Symbol zu übertragen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Master-Vorrichtung bereitgestellt, umfassend:

eine Kommunikationsschaltung, die dazu konfiguriert ist, auf Basis eines bidirektionalen flankenbasierten Pulsbreitenmodulationsprotokolls zu kommunizieren,
wobei die Master-Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein vordefiniertes Triggersignal an eine Vielzahl von Slave-Vorrichtungen zu senden und Antworten von mindestens einigen der Vielzahl von Slave-Vorrichtungen als Reaktion auf das Triggersignal nacheinander zu empfangen,
wobei die Kommunikationsschaltung dazu konfiguriert ist, ein vordefiniertes Abschlusssignal nach jeder empfangenen Antwort zu übertragen.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Kommunikationssystem bereitgestellt, umfassend:

eine Master-Vorrichtung, umfassend:
- eine Kommunikationsschaltung, die dazu konfiguriert ist, ein Master-Triggersignal auf einem Bus zu übertragen, eine Vielzahl von mit dem Bus gekoppelten Slave-Vorrichtungen, wobei jede Slave-Vorrichtung Folgendes umfasst:
  - eine mit dem Bus gekoppelte Kommunikationsschaltung,
  - einen Timer, der dazu konfiguriert ist, nach einer jeweiligen zugehörigen Zeitspanne abzulaufen, nachdem er gestartet wurde, und zu starten, wenn die Kommunikationsschaltung der jeweiligen Slave-Vorrichtung den Master-Trigger empfängt, wobei die Kommunikationsschaltung dazu konfiguriert ist, eine Antwort auf das Master Triggersignal zu übertragen, wenn der Timer abläuft, und
  - wobei die Kommunikationsschaltung dazu konfiguriert ist, nach der Antwort ein vordefiniertes End-of-Frame-Symbol zu übertragen,
  - wobei sich die zugehörigen Zeitspannen von verschiedenen Slave-Vorrichtungen voneinander unterscheiden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Kommunikationsverfahren bereitgestellt, umfassend:

Empfangen eines Master-Triggersignals gemäß einem bidirektionalen flankenbasierten Pulsbreitenmodulationsprotokoll,
Starten eines Timers als Reaktion auf das Empfangen des Master-Triggersignals, wobei der Timer nach einer zugehörigen Zeitspanne nach dem Starten abläuft, und
Übertragen einer Reaktion auf das Master-Triggersignal, wenn der Timer abläuft,
wobei die zugehörige Zeitspanne eine Länge aufweist, in die mindestens eine weitere Antwort von einer weiteren Slave-Vorrichtung hineinpasst, und
Übertragen eines vordefinierten End-of-Frame-Symbols nach der Antwort.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, umfassend:

Senden eines Master-Triggersignals gemäß einem bidirektionalen flankenbasierten Pulsbreitenmodulationsprotokoll über einen Bus,
in einer Vielzahl von Slave-Vorrichtungen, Starten eines jeweiligen Timers in jeder Slave-Vorrichtung als Reaktion auf das Empfangen des Master-Triggersignals, und
in jeder der Vielzahl von Slave-Vorrichtungen, Übertragen einer Antwort, wenn der Timer der jeweiligen Slave-Vorrichtung abgelaufen ist, und Übertragen eines vordefinierten End-of-Frame-Symbols nach der Antwort, wobei Timer von verschiedenen Slave-Vorrichtungen nach verschiedenen zugehörigen Zeitspannen ablaufen.

Die obige Zusammenfassung gibt lediglich einen kurzen Überblick über einige Merkmale einiger Ausführungsformen und ist nicht als Einschränkung zu verstehen, da andere Ausführungsformen andere als die oben genannten Merkmale beinhalten können.
Figurenliste

1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Kommunikationssystems gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform.
3 ist ein Blockdiagramm einer spezifischen Implementierung eines Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform.
4 ist ein Diagramm, das beispielhafte Signale einiger Ausführungsformen veranschaulicht.
5 ist ein Diagramm, das beispielhafte Signale einiger Ausführungsformen veranschaulicht.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Die Ausführungsformen sind nur als veranschaulichende Beispiele zu sehen und nicht als einschränkend zu verstehen. Während beispielsweise Ausführungsformen als eine Vielzahl von Merkmalen oder Elementen umfassend beschrieben werden können, können in anderen Ausführungsformen einige dieser Merkmale oder Elemente weggelassen und/oder durch alternative Merkmale oder Elemente ersetzt werden. In noch weiteren Ausführungsformen können zusätzliche Merkmale oder Elemente bereitgestellt werden.
Alle in den Zeichnungen dargestellten oder hierin beschriebenen Verbindungen oder Kopplungen können als direkte Verbindungen oder Kopplungen, d.h. Verbindungen oder Kopplungen ohne dazwischenliegende Elemente, oder indirekte Verbindungen oder Kopplungen, d.h. Verbindungen oder Kopplungen mit einem oder mehreren dazwischenliegenden Elementen, implementiert werden, sofern der allgemeine Zweck der Verbindung oder Kupplung, beispielsweise zur Übertragung einer bestimmten Art von Signal und/oder zur Übertragung einer bestimmten Art von Informationen, im Wesentlichen beibehalten wird. Verbindungen oder Kopplungen können drahtgebundene Verbindungen oder Kopplungen sein oder können auch drahtlose Verbindungen oder Kopplungen sein, sofern nicht anders angegeben.
Darüber hinaus können Merkmale aus verschiedenen Ausführungsformen zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden. Die für eine Ausführungsform beschriebenen Variationen und Modifikationen können auch auf andere Ausführungsformen angewendet werden.
In Ausführungsformen wird eine Erweiterung des SPC-Protokolls vorgeschlagen. Diese Erweiterung kann jedoch auch auf andere Kommunikationsprotokolle anwendbar sein, z.B. andere bidirektionale flankenbasierte PWM(Pulsbreitenmodulation)-Kommunikationsprotokolle.
Ein bidirektionales flankenbasiertes Pulsbreitenmodulationskommunikationsprotokoll ist im Allgemeinen ein Protokoll, bei dem die Kommunikation auf pulsbreitenmodulierten Signalen basiert, so dass z.B. zeitliche Entfernungen zwischen Signalflanken sowohl zu übertragende Daten als auch Steuerinformationen kodieren. Ein flankenbasiertes PWM-Protokoll kann ein Protokoll sein, bei dem Flanken von pulsbreitenmodulierten Signalen detektiert werden und Informationen, wie zu übertragende Daten, z.B. in Pulslängen des pulsbreitenmodulierten Signals kodiert werden. Neben dem SPC-Protokoll ist ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel für ein solches Protokoll das SENT-Protokoll.
In einigen Ausführungsformen löst in einem bidirektionalen, flankenbasierten PWM-Kommunikationssystem, das Master-Vorrichtungen und eine Vielzahl von Slave-Vorrichtungen (d.h. mindestens zwei Slave-Vorrichtungen) umfasst, ein Master-Triggersignal eine Datenübertragung in mindestens einer ersten Slave-Vorrichtung der Vielzahl von Slave-Vorrichtungen und einer zweiten Slave-Vorrichtung der Vielzahl von Slave-Vorrichtungen aus. Die erste Slave-Vorrichtung und die zweite Slave-Vorrichtung können Daten an eine Steuerung oder eine andere Master-Vorrichtung übertragen, z.B. Daten nacheinander an die Steuerung als Reaktion auf das Master-Triggersignal übertragen.
In einigen der hierin besprochenen Ausführungsformen beinhaltet jede Slave-Vorrichtung einen Timer. Ein Timer, wie er hierin verwendet wird, ist im Allgemeinen als eine Schaltung zu verstehen, die zum Messen einer Zeit, insbesondere einer vorbestimmten (zugehörigen) Zeitspanne, verwendet wird. Beispielsweise kann ein Timer von einer vorbestimmten Zahl rückwärts bis Null zählen, und das Erreichen von Null bedeutet, dass der Timer abgelaufen ist und die Zeitspanne erreicht ist. In anderen Ausführungsformen kann ein Timer von Null aufwärts zählen bis zu einem vordefinierten Wert, der angibt, dass die Zeitspanne erreicht ist. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Zählung von einem beliebigen Wert ausgehen, bis ein anderer Wert erreicht ist, der sich von diesem beliebigen Wert gemäß der vorgegebenen Zeitspanne unterscheidet. Wenn die Zeitspanne erreicht ist, kann der Timer als abgelaufen bezeichnet werden. Daher ist die Implementierung von Timern nicht speziell eingeschränkt. Das Starten des Timers wird durch erfolgreiches Detektieren des Triggerpulses an der jeweiligen Slave-Vorrichtung ausgelöst, und die jeweilige Slave-Vorrichtung startet nach Ablauf ihres Triggers mit dem Senden von Daten. Verschiedene zugehörige Zeitspannen bis zum Ablauf des Timers werden verschiedenen Timern zur Verfügung gestellt, so dass die Sensoren ihre Daten nacheinander senden. Um Kollisionen zu vermeiden, können die verschiedenen zugehörigen Zeitspannen bis zum Ablauf des Triggers für die jeweilige Slave-Vorrichtung mit Sicherheitsspielräumen gewählt werden. Diese und andere Techniken werden im Folgenden näher erläutert.
In 1 ist ein Kommunikationssystem 10 gemäß einer Ausführungsform dargestellt, das einen Empfänger 11 und die Sender 12, 14 beinhaltet. Der Empfänger 11 ist über einen oder mehrere Kommunikationspfade bei 13 kommunikativ mit den Sendern 12, 14 gekoppelt. In einer Ausführungsform ist der Empfänger 11 Teil eines integrierten Schaltungschips und die Sender 12, 14 sind Teil anderer integrierter Schaltungschips. In weiteren Ausführungsformen können der Empfänger 11 und die Sender 12, 14 Teil eines gleichen integrierten Schaltungschips sein. In einer Ausführungsform kann der Empfänger 11 eine Steuerung, beispielsweise ein ECU sein. In einigen Ausführungsformen können die Sender 12, 14 Sensoren oder andere Vorrichtungen sein. In einigen Ausführungsformen können die Empfänger 11 und die Sender 12, 14 über ein SPC-Protokoll oder ein anderes bidirektionales flankenbasiertes PWM-Protokoll kommunizieren. In anderen Ausführungsformen können andere Kommunikationstechniken verwendet werden. Während im Beispiel von 1 zwei Sender 12, 14 dargestellt sind, können in anderen Ausführungsformen mehr als zwei Sender, beispielsweise mehr als zwei Sensoren oder andere Vorrichtungen, im Kommunikationssystem 10 bereitgestellt werden.
Es ist zu beachten, dass in diesem Zusammenhang der Begriff „Sender“ verwendet wird, um Instanzen zu bezeichnen, die Nutzlastdaten, zum Beispiel gemessene Sensordaten, senden, während der Empfänger die Instanz ist, die diese Daten empfängt. Ungeachtet dessen kann der Empfänger in den hierin besprochenen Ausführungsformen Steuerdaten, insbesondere ein Triggersignal, senden, um die Übertragung dieser Nutzlastdaten durch die Sender auszulösen, wie im Folgenden näher erläutert wird. In anderen Ausführungsformen kann der Empfänger 11 ein Sendeempfänger sein und/oder die Sender 12, 14 können Sendeempfänger (d.h. kombinierte Sender/Empfänger) für eine vollständige bidirektionale Kommunikation sein.
In einigen Ausführungsformen sendet der Empfänger 11 ein Triggersignal über den Kommunikationspfad 13. In einigen Ausführungsformen kann ein vorgegebenes Triggersignal, z.B. ein Triggerpuls mit einer vorgegebenen Pulslänge, eine Aktion sowohl im Sender 12 als auch im Sender 14 auslösen. In einigen Ausführungsformen können die beiden Sender 12 und 14 als Reaktion auf den Triggerpuls nacheinander Daten an den Empfänger 11 übertragen. Zum Beispiel kann der Sender 14 nach Abschluss einer Datenübertragung vom Sender 12 zum Empfänger 11 Daten an den Empfänger 11 übertragen.
Zu diesem Zweck können die Sender 12, 14, wie im Folgenden näher erläutert, Timer umfassen, die als Reaktion auf das Triggersignal gestartet werden, und wenn der Timer eines jeweiligen Senders abläuft, startet der jeweilige Sender mit der Übertragung von Daten.
Zusätzlich können die Sender 12, 14 z.B. Sensoren und Abtastdaten, die später nach Empfang des vorgegebenen Triggerpulses übertragen werden, sein. In anderen Ausführungsformen können andere Techniken verwendet werden.
In einigen anderen Ausführungsformen, wie in 2 dargestellt, kann ein Empfänger oder eine andere Steuerung 22 (z.B. Muster-Vorrichtung) mit einer Vielzahl von Sendern kommunizieren, in diesem Beispiel die Sensoren 24 und 26 (Slave-Vorrichtungen) in einem System 20. Die Steuerung 22 in der gezeigten Ausführungsform ist mit jedem der Sensoren 24 und 26 über eine Dreileiterverbindung elektrisch gekoppelt. In anderen Ausführungsformen können Zweileiterverbindungen oder irgendwelche anderen Verbindungen verwendet werden. Die Steuerung 22 kann mit den Sensoren 24 und 26 z.B. über ein SPC-Protokoll oder ein anderes bidirektionales flankenbasiertes PWM-Protokoll kommunizieren. In der in 2 dargestellten Ausführungsform umfasst eine Dreileiterverbindung, die die Steuerung 22 mit dem ersten Sensor 24 und dem zweiten Sensor 26 elektrisch koppelt, eine VDD-Stromversorgungsleitung 28, eine Datenleitung 25 und eine Referenzleitung, wie die Erdleitung 27. In einer Ausführungsform kann das System 20 Teil des elektrischen Systems eines Fahrzeugs sein. In anderen Ausführungsformen können andere Anzahlen von Sensoren oder andere Komponenten verwendet werden.
In einer Ausführungsform kommuniziert die Steuerung 22 mit dem ersten Sensor 24 und dem zweiten Sensor 26 über Open-Drain/Open-Collector-Schnittstellen, die einen oder mehrere Pull-up-Widerstände beinhalten. So beinhaltet beispielsweise das System 20 einen Pull-up-Widerstand 23, der ein erstes Ende aufweist, das elektrisch mit der Stromversorgungsleitung 28 gekoppelt ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit der Datenleitung 25 gekoppelt ist, und die Steuerung 22 beinhaltet einen Open-Drain-Transistor 21, der ein Ende seines Drain-Source-Pfades elektrisch mit der Datenleitung 25 und das andere Ende elektrisch mit der Erdleitung 27 gekoppelt hat. Die Sensoren 24 und 26 können ähnliche Open-Drain-Transistoren oder Stromsenken aufweisen (nicht gezeigt). Ein Spannungspegel auf der Datenleitung 25 kann dann beispielsweise von Komparatoren 212 im Sensor 24 oder 26 detektiert werden. Wenn die Sensoren 24, 26 Daten übertragen, kann ein entsprechender Komparator in der Steuerung die Spannung auf der Datenleitung 25 detektieren. Jegliche anderen herkömmlichen Übertragungsschaltungen und Empfangsschaltungen können ebenfalls anstelle des Pull-down-Transistors 21 und des Komparators 212 verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können beispielsweise Push-Pull-Treiber in der Steuerung 22 und/oder den Sensoren 24, 26 verwendet werden.
Die Steuerung 22 und jeder der ersten und zweiten Sensoren 24 und 26 teilen sich einen einzigen Kommunikationspfad, der über Spannungssignale auf der Datenleitung 25, z.B. PWM-Signale, kommuniziert. Die Steuerung 22 und jeder der ersten und zweiten Sensoren 24, 26 können weitere Beschaltungskomponenten zum Übertragen und Empfangen von Daten umfassen, zum Beispiel Logikschaltungen und/oder Treiberschaltungen zum Steuern des Transistors 21 oder anderer Treiber zum Übertragen entsprechender Pulse auf der Datenleitung 25. Diese Komponenten können in Hardware, Software, Firmware oder Kombinationen davon implementiert werden.
Bei der Kommunikation beispielsweise gemäß einem SPC-Protokoll kann die Steuerung 22 ein Anforderungssignal übertragen, das vom ersten und zweiten Sensor 24 und 26 über die Datenleitung 25 empfangen wird. Das Anforderungssignal kann ein Triggersignal (Puls) beinhalten. Darüber hinaus kann ein Rest des Anforderungssignals jegliche anderen Befehle und/oder Daten beinhalten, die an den ausgewählten Sensor zu übertragen sind. Das Triggersignal kann beispielsweise ein Puls sein, bei dem die Steuerung 22 über den Transistor 21 die Datenleitung 25 zur Erde zieht, wobei eine Dauer des Pulses anzeigt, dass die Sensoren 24, 26 erfasste Sensordaten an die Steuerung 22 übertragen sollen. In anderen Ausführungsformen können Strompulse oder andere elektrische Größen verwendet werden, um die gleiche Funktionalität zu erreichen.
Die ersten und zweiten Sensoren 24 und 26 empfangen das Anforderungssignal einschließlich des Triggersignals. Bei herkömmlichen Ansätzen wird von dem ersten und zweiten Sensor 24 und 26 über ein Sensoridentifikationssignal ausgewählt, beispielsweise codiert in einer Pulsbreite des Triggerpulses, der Pulshöhe oder anderem, und der ausgewählte Sensor überträgt ein Antwortsignal über die Datenleitung 25.
In einigen Ausführungsformen startet mindestens ein vorbestimmtes Triggersignal, beispielsweise ein Triggerpuls mit einer vordefinierten Länge, einen Timer 29 im ersten Sensor 24 und einen Timer 210 im zweiten Sensor 26. Wenn der Timer 29 des Sensors 24 abgelaufen ist, startet Sensor 24 mit der Datenübertragung. Wenn der Timer 210 des Sensors 26 abgelaufen ist, startet der zweite Sensor 26 mit der Datenübertragung. Ein Timer läuft zum Beispiel ab, wenn er beim Aufwärtszählen einen vordefinierten Zeitwert erreicht oder die Null beim Abwärtszählen. Die Zeit, bis ein Timer abläuft, nachdem er gestartet wurde, wird hierin als zugehörige Zeitspanne bezeichnet. Die Timer 29, 210 weisen zugehörige Zeitspannen auf, so dass der erste und zweite Sensor 24, 26 ihre Daten nacheinander, d.h. einer nach dem anderen, übertragen. Dies wird im Folgenden anhand von Beispielsignalen näher erläutert. Es ist zu beachten, dass bei Systemen mit mehr als zwei Sensoren 24, 26 unterschiedliche Anforderungssignale, z.B. unterschiedlich lange Triggerpulse, zum Starten von Timern in verschiedenen Sensorgruppen verwendet werden können oder ein einzelner Triggerpuls Timer in allen Sensoren starten kann.
In einigen Ausführungsformen kann auch die Steuerung 22 einen Timer 211 umfassen, und die Übertragung von Anforderungssignalen kann auf diesem Timer basieren, beispielsweise in regelmäßigen Abständen. Das Timing kann so gewählt werden, dass zwischen den Triggersignalen alle Sensoren, deren Timer durch das jeweilige Triggersignal gestartet wird, ihre Übertragung beenden können, bevor ein nächstes Triggersignal über den Bus gesendet wird.
In einigen Ausführungsformen kann das Triggersignal zusätzlich dazu führen, dass sowohl der erste Sensor 24 als auch der zweite Sensor 26 Daten mindestens ungefähr gleichzeitig erfassen, so dass ihre jeweiligen Übertragungen auf Sensordaten hinweisen können, die ungefähr zur gleichen Zeit erfasst werden. In anderen Ausführungsformen kann jeder Sensor seine Daten unmittelbar vor der Übertragung erfassen.
3 veranschaulicht ein System gemäß einer Ausführungsform. Das System in 3 kann beispielsweise eine Implementierung für einige Automobilanwendungen, wie das Abtasten einer Drehgeschwindigkeit unter Verwendung von Magnetfeldsensoren sein. Dies ist jedoch nur ein nicht einschränkendes Beispiel, und die hierin beschriebenen Techniken können in verschiedenen Umgebungen und Anwendungen eingesetzt werden.
Das System aus 3 umfasst eine erste Sensorvorrichtung 36 und eine zweite Sensorvorrichtung 37. Die erste Sensorvorrichtung 36 umfasst einen ersten Sensor 38A und einen zweiten Sensor 38B. Die zweite Sensorvorrichtung 37 umfasst einen dritten Sensor 310A und einen vierten Sensor 310B. Die ersten und zweiten Sensorvorrichtungen 36, 37 mit ersten bis vierten Sensoren 39A, 39B, 310A und 310B können aus Redundanzgründen bereitgestellt werden, z.B. um mehrere Messungen durchzuführen, die dann verglichen werden, und wobei Abweichungen zwischen Messungen von verschiedenen Sensoren auf einen Fehlerzustand z.B. in mindestens einem Sensor hinweisen können.
Der erste Sensor 39A und der dritte Sensor 310A werden von einem ersten Spannungsregler 34 mit einer Versorgungsspannung VDDChA versorgt. Der zweite Sensor 38B und der vierte Sensor 410B werden von einem zweiten Spannungsregler 35 mit einer zweiten Versorgungsspannung VDDChB versorgt. Die Bereitstellung von zwei getrennten Versorgungsspannungen in einigen Ausführungsformen kann zur Erfüllung von Sicherheitsanforderungen beitragen, dadurch dass bei Ausfall einer Spannungsversorgung die andere noch betriebsfähig sein kann. In anderen Implementierungen kann ein einzelner Spannungsregler, der eine einzige Versorgungsspannung erzeugt, bereitgestellt werden.
Der erste Sensor 38A und der dritte Sensor 310A sind über einen ersten SPC-Bus SPC A mit einem Hauptmikrocontroller 30 gekoppelt. Der zweite Sensor 38B und der vierte Sensor 310B sind über einen zweiten SPC-Bus SPC B mit dem Hauptmikrocontroller 30 gekoppelt. Bei Verwendung von zwei SPC-Bussen SPC A, SPC B stellt wiederum Redundanz bereit und kann helfen, bei einem Ausfall eines SPC-Busses mindestens einen Teil der Funktionsfähigkeit bereitstellen zu können. In anderen Ausführungsformen kann ein einzelner SPC-Bus oder ein anderer flankenbasierter Pulsbreitenmodulationsprotokollbus verwendet werden. Mit anderen Worten, die Anzahl der Sensoren und deren Verbindung mit Stromversorgungen und Mikrocontroller 30 in 3 ist nur ein Beispiel, und auch andere Anordnungen mit mehr Sensoren oder weniger Sensoren können verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann der Hauptmikrocontroller 30 ein ECU (elektronische Steuereinheit) in einer Automobilumgebung sein.
Der Mikrocontroller 30 kann einen ersten Wert A basierend auf den Ausgängen der Sensoren 38A, 310B und wie bei 31 angegeben bilden, und einen zweiten Wert B basierend auf den Ausgängen der Sensoren 38B, 310A, wie bei 32 angegeben. Die Werte A, B können beispielsweise absolute Winkelwerte sein, wenn die Sensoren 38A, 38B, 310A und 310B als Winkelsensoren verwendet werden. Diese Werte können dann verglichen werden, und die Werte der einzelnen Sensoren können ebenfalls verglichen werden, wie durch einen Block 312 angezeigt. Abweichungen zwischen den Sensoren können beispielsweise auf einen möglichen Fehler eines oder mehrerer Sensoren und/oder Anschlüsse hinweisen.
Darüber hinaus umfasst das System von 3 eine Phasenmesseinheit (Phase Measurement Unit, PMU) zur Überwachung der Spannungsregler 34, 35 und zur Alarmierung des Mikrocontrollers 30, falls eine Fehlfunktion der Spannungsregler 34, 35 detektiert wird.
In der Ausführungsform von 3 beinhaltet der Sensor 38A einen Timer 39A, der Sensor 38B beinhaltet einen Timer 39B, der Sensor 310A beinhaltet einen Timer 311A und der Sensor 310B beinhaltet einen Timer 311B.
In einigen Ausführungsformen sendet der Hauptmikrocontroller 30 zum Auslesen der Sensoren 38A und 310A ein vordefiniertes Triggersignal über den ersten SPC-Bus SPCA. Dieser vordefinierte Triggerpuls startet die Timer 39A, 311A. Wenn der Timer 39A abläuft, sendet der Sensor 38A Daten, die eine Messgröße anzeigen, an den Hauptmikrocontroller 30. Wenn der Timer 311A abläuft, sendet der Sensor 310A Daten, die einen Messwert anzeigen, an den Hauptmikrocontroller 30. Vordefinierte Zeitspannen für die Timer 39A, 311A sind so gewählt, dass keine Kollision stattfindet, d.h. die Sensoren 39A, 311A senden ihre Daten nacheinander. In ähnlicher Weise kann in der Ausführungsform von 3 zum Auslesen der Sensoren 38B, 310B ein entsprechendes Schema verwendet werden, bei dem ein Triggersensorsignal über den zweiten SPC-Bus SPCB gesendet wird, und Sensoren 38B, die die Timer 39B, 311B und die Sensoren 38B, 310B starten, senden dann ihre Daten, wenn der jeweilige Timer abgelaufen ist.
Dies wird nun unter Verwendung von beispielhaften Signalschemata, die sich auf die 4 und 5 beziehen, weiter veranschaulicht. Ähnlich wie bei 1, 2 und 3 verwenden die Beispiele der 4 und 5 zwei Bus-Slaves, zum Beispiel zwei Sensoren, als nicht einschränkendes Beispiel. In anderen Ausführungsformen können jedoch mehr als zwei Sensoren verwendet werden. Darüber hinaus können, während Sensoren als Beispiel für Slave-Vorrichtungen in einigen Ausführungsformen verwendet werden, in anderen Ausführungsformen jegliche anderen Vorrichtungen zur Datenübertragung an einen Master verwendet werden.
In 4 ist eine Kommunikation zwischen einem Mikrocontroller (uC) und zwei Sensoren (Sensor 1, Sensor 2) im Zeitverlauf dargestellt. Bei 40A sendet der Mikrocontroller ein Master-Triggersignal. Dieses Master-Triggersignal startet einen Timer in einem ersten Sensor und einen Timer in einem zweiten Sensor. Nachdem eine zugehörige Zeitspanne 42A des ersten Sensors vergangen ist und der Timer des ersten Sensors somit abgelaufen ist, sendet der erste Sensor bei 43A eine Antwort an den Mikrocontroller. Nachdem eine zugehörige Zeitspanne 45A des zweiten Sensors vergangen ist und deshalb der Timer des zweiten Sensors abgelaufen ist, sendet der zweite Sensor bei 46A eine Antwort an den Mikrocontroller. Die Zeitspanne 45A ist so gewählt, dass sie lang genug ist, damit die Zeitspanne 42A und die längste Sensorantwort 43A hineinpasst, so dass zur Kollisionsvermeidung ein Sicherheitsspielraum vorhanden ist. Zusätzlich wird die Zeitspanne 45A so gewählt, dass eine Lückenspanne 44A mit einer Länge Tgap hineinpasst, die als weiterer Sicherheitsspielraum dient, um Kollisionen zwischen der Antwort 43A von dem ersten Sensor und der Antwort 46A von dem zweiten Sensor sicher zu vermeiden, d.h. zu vermeiden, dass sich die Sensorantworten 43A, 46A überlappen.
Die Länge Tgap kann so gewählt werden, dass sie verschiedenen Problemen gerecht wird, wie z.B. Taktdrift von Uhren, die die Sensoren taktieren, sowie unterschiedliche Länge der Sensorantwort. Beispielsweise verwenden Bussysteme wie SPC ein Pulsbreitenmodulationsschema, bei dem die Länge der Pulse von zu kodierenden Daten abhängt und somit die Länge der Antwort von kodierten Daten abhängen kann.
Darüber hinaus kann, wenn eine interne Uhr eines Sensors, die z.B. zur Taktung der Zeit und/oder der Antwortdrift verwendet wird, in einigen Fällen auch zu einer unterschiedlichen Länge der Sensorantwort führen. Als Beispiel kann die Oszillatorfrequenz fosc eines internen Taktsensors aufgrund von Drift in einem Bereich von ±5 % einer Zieltaktfrequenz variieren. Diese Toleranz von ±5 % ist nur ein Beispiel und kann von der Implementierung eines Oszillators im Sensor sowie von Umgebungsschwankungen, wie etwa Temperaturschwankungen abhängen. Daher kann eine zu berücksichtigende Toleranz je nach Implementierung und Umgebung variiert werden.
Zum Bestimmen der Zeitlücke 44A kann dann davon ausgegangen werden, dass der Takt des ersten Sensors langsam (z.B. +5 %) und der Takt des zweiten Sensors schnell (z.B. -5 %) ist. Der langsame Takt des ersten Sensors erhöht die Zeit für die Zeitspanne 42A und für die Sensorantwort 43A, und der schnelle Takt des zweiten Sensors reduziert die Zeitlücke 45A. In diesem Fall kann die Zeitspanne 45A dann als Summe aus der Zeitspanne 42A im langsamen Fall (+5 % im obigen Beispiel) plus der maximalen Zeit für die Antwort 43A plus einer Zeitlücke 44A, zum Beispiel 12 Halbbytes (engl. nibbles) eines GESENDETEN Protokolls, gewählt werden (Beispiele für solche Halbbytes werden im Folgenden anhand von 5 weiter erläutert).
Nachdem beide Antworten 43A, 46A gesendet wurden und nach einer Zeitlücke 47A, sendet der Master ein weiteres Master-Triggersignal 40B, und der Zyklus startet von neuem. Die Master-Triggersignale 40A, 40B sind durch eine Master-Zeitspanne 41A getrennt, die durch einen in der jeweiligen Master-Vorrichtung integrierten Timer gemessen werden kann. Die Master-Zeitspanne wird so gewählt, dass die Zeitspanne 45A (wie vorstehend berechnet, um Toleranzen zu berücksichtigen), eine maximale Sensorantwort 46A plus die Zeitlücke 47A, die wiederum beispielsweise 12 Halbbytes betragen kann, hineinpassen. Mit einem solchen Schema können Kollisionen auf dem Bus in einigen Ausführungsformen vermieden werden. Dennoch können je nach Genauigkeit der Uhren Zeitlücken verkürzt oder in anderen Ausführungsformen weggelassen werden.
Wie bereits erwähnt, startet mit dem Senden des nächsten Master-Triggers 40B die Signalisierung erneut. Insgesamt sind in 4 drei Perioden dargestellt. Die zweite Periode (begonnen mit Master-Trigger 40B) und eine dritte Periode, begonnen mit einem Master-Trigger 40C, werden in der gleichen Weise wie die oben beschriebene erste Periode ausgeführt, und ähnliche Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen, wobei das „A“ der ersten Periode durch ein „B“ für die zweite Periode und durch ein „C“ für die dritte Periode ersetzt wird. Daher werden diese Elemente nicht noch einmal im Detail beschrieben.
In der Ausführungsform der 4 werden, wie besprochen, die verschiedenen Übertragungen (Master-Trigger und Sensorantworten) periodisch mit einer Periode Ttrigger wiederholt. In anderen Ausführungsformen können Master-Triggersignale wie die Master-Triggersignale 40A, 40B und 40C in unregelmäßigen Intervallen gesendet werden, z.B. nur, wenn eine Master-Vorrichtung wie ein Mikrocontroller Daten von Slave-Vorrichtungen benötigt. In anderen Ausführungsformen, wie im Folgenden näher erläutert, kann Ttrigger z.B. in Abhängigkeit von der Länge der Sensorantworten modifiziert werden.
Als nächstes wird ein Beispiel für eine Spannung Vout auf einem Bus (z.B. Datenleitung 25 der 2) bei der Ausführung eines Signalisierungsschemas, wie es in Bezug auf 4 besprochen wird, anhand von 5 erläutert. Die in 5 dargestellte Spannung Vout ist nur ein Beispiel, und je nach verwendetem Protokoll oder spezifischen Sensorantworten können andere Spannungen gelten. Die Signale in 4 können beispielsweise im System von 2 durch Kopplung der Datenleitung 25 an die Erde über den Transistor 21 auf der Master-Seite und ähnlichen Transistoren auf der Slave-Seite (Sensoren 24 und 26) erzeugt werden.
Die Signalisierung in 5 startet mit einem Triggerpuls 51, bei dem ein Master (z.B. Steuerung 22) die Spannung für eine vordefinierte Zeitspanne herunterzieht. Die Länge der Zeitspanne kann anzeigen, dass eine Vielzahl von Sensoren, im Beispiel von 5 zwei Sensoren, auf den Triggerpuls reagieren sollen. Dieser Triggerpuls 51 startet in jedem Sensor einen Timer (z.B. Timer 29, 210 in 2 oder Timer 39A, 39B, 311A, 311B in 3).
Nachdem der Timer im ersten Sensor nach einer ersten zugehörigen Zeitspanne t1 abgelaufen ist, startet der erste Sensor mit der Übertragung seiner Antwort. Im Beispiel der 5 startet die Antwort des ersten Sensors mit einem Synchronisationspuls 52, gefolgt von einer Vielzahl von Daten-Halbbytes 53. Diese Daten-Halbbytes können auch als Datenpulse bezeichnet werden. Eine Breite der Daten-Halbbytes kann jeweiligen Bitwerten entsprechen. In einigen Ausführungsformen, die beispielsweise für einige SPC-Implementierungen betrieben werden, kann eine vorbestimmte Anzahl von Daten-Halbbytes, beispielsweise sieben Daten-Halbbytes, verwendet werden, obwohl die Anzahl der Daten-Halbbytes in anderen Implementierungen variiert.
Die erste vorbestimmte Zeit t1 kann insbesondere so gewählt werden, dass alle möglichen Längen von Triggerpulsen, einschließlich der vorstehend erläuterten Spielräume (Zeitlücken), hineinpassen, und kann den Zeitspannen 42A, 42B und 42C der 4 entsprechen.
Der Timer des zweiten Sensors läuft nach einer zweiten zugehörigen Zeitspanne t2 ab. Die zweite zugehörige Zeitspanne t2 wird so ausgewählt, dass der Triggerpuls 51 und die Antwort des ersten Sensors hineinpassen, und kann den Zeitspannen 45A, 45B und 45C der 4 entsprechen. Nach Ablauf des zweiten Timers sendet der zweite Sensor seine Antwort im Beispiel der 5 einschließlich eines Synchronisationspulses 54 gefolgt von einer Anzahl von Daten-Halbbytes 55. In einigen Ausführungsformen können nach der zweiten Sensorantwort weitere Sensoren ihre Antworten auf die gleiche Weise senden. In anderen Ausführungsformen, z.B. Ausführungsformen, die nur zwei Sensoren beinhalten, kann nach der Antwort von Sensor 2 ein nächster Triggerpuls gesendet werden, wie in 4 für das Master-Triggersignal 40B erläutert.
Wie in 5 zu sehen ist, kann in einigen Ausführungsformen durch die Verwendung eines einzigen Triggerpulses, der eine Vielzahl von Sensorantworten auslöst, eine benötigte Gesamtzeit reduziert werden, verglichen mit einem Fall, in dem für jeden Sensor ein Triggerpuls separat gesendet werden muss.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht. Zur besseren Veranschaulichung und zur Vermeidung von Wiederholungen wird das Verfahren der 6 anhand der 1-5 erläutert. Es ist jedoch zu beachten, dass das Verfahren der 6 auch in anderen Systemen und Vorrichtungen als den explizit dargestellten und unter Bezugnahme auf die 1-5 beschriebenen eingesetzt werden kann.
Bei 60 beinhaltet das Verfahren von 6 das Senden eines Master-Triggersignals, z.B. die Master-Triggersignale 40A, 40B oder 40C aus 4 oder den Triggerpuls 51 aus 5.
Bei 61 startet jede von einer Vielzahl von Slave-Vorrichtungen als Reaktion auf das Empfangen des Master-Triggersignals ihren jeweiligen Timer (zum Beispiel den Timer 29, 210 aus 2 oder den Timer 39A, 39B, 311A, 311B aus 3).
Bei 62 überträgt jede Slave-Vorrichtung eine Antwort auf den Master-Trigger, wenn ihr Timer abgelaufen ist, d.h. wenn eine jeweils zugehörige Zeitspanne, die jeder Slave-Vorrichtung zugewiesen ist, abgelaufen ist. Die Zeitspannen können wie anhand der 4 und 5 erläutert ausgewählt werden, so dass die Slave-Vorrichtungen ihre Antwort eine nach der anderen ohne Kollision auf dem Bus übertragen. Zum Beispiel können die vordefinierten Zeitspannen Zeitlücken als Sicherheitsspielräume beinhalten, um Buskollisionen auch im Falle eines Taktdrifts zu vermeiden, wie vorstehend erläutert.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die den jeweiligen Slave-Vorrichtungen zugehörigen Zeitspannen festgelegt. In anderen Ausführungsformen können die Zeitspannen variabel sein. Ausführungsformen, bei denen die Zeitspannen variabel sein können, werden nun anhand der 7 erläutert.
7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren der 7 wird zum besseren Vergleich anhand der vorherigen Figuren und der zugehörigen Beschreibung beschrieben. Handlungen oder Ereignisse im Verfahren der 7, die Handlungen oder Ereignissen des Verfahrens der 6 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nur kurz beschrieben, um Wiederholungen zu vermeiden.
Bei 60 in 7 umfasst das Verfahren das Senden eines Master-Triggersignals. Bei 61 umfasst das Verfahren das Starten eines entsprechenden Timers in jeder von einer Vielzahl von Slave-Vorrichtungen als Reaktion auf das Empfangen des Master-Triggersignals.
Bei 70 umfasst das Verfahren der 7 das Modifizieren des Timers nach einer Detektion eines Ereignisses. Diese Modifikation kann den Timer dynamisch anpassen, um die Zeit zwischen dem Übertragen der Sensorantworten dynamisch anzupassen.
So kann beispielsweise in einigen Ausführungsformen jede Slave-Vorrichtung nach der eigentlichen Antwort und zu Beginn der Zeitlücke (zum Beispiel 44A-C und 47A-C in 4) ein vordefiniertes End-of-Frame-Symbol senden, z.B. ein Halbbyte mit einer vordefinierten Länge. Dieses vordefinierte End-of-Frame-Symbol, welches das Ende der Übertragung durch eine Slave-Vorrichtung markiert, kann in einigen Ausführungsformen von anderen Slave-Vorrichtungen auf dem Bus detektiert werden. Als Reaktion auf das Detektieren des End-of-Frame-Symbols eines zuvor übertragenden Sensors kann eine nächste Slave-Vorrichtung zum Übertragen von Daten bei 70 in 7 ihren Timer auf Abgelaufen stellen, auch wenn die diesem Sensor zugehörige Zeitspanne noch nicht vollständig vorbei ist. Bei 62 überträgt dieser Sensor dann seine Antwort, wenn der Timer abgelaufen ist, d.h. nachdem der Timer bei 70 auf Abgelaufen gesetzt wurde.
Auf diese Weise kann in einigen Ausführungsformen die benötigte Gesamtübertragungszeit reduziert werden.
In einigen anderen Ausführungsformen kann der Master die von den verschiedenen Slave-Vorrichtungen wie vorstehend beschrieben übertragenen End-of-Frame-Symbole zählen und bei Erreichen einer vordefinierten Anzahl, die der Anzahl der Slave-Vorrichtungen entspricht, deren Antwort erwartet wurde (zwei in den obigen Beispielen), kann er seinen eigenen Timer auf Abgelaufen setzen und sofort ein nächstes Master-Triggersignal senden (z.B. Master-Triggerpuls 40B, nachdem das End-of-Frame-Symbol bei der Zeitlücke 47A detektiert wurde).
In einigen anderen Ausführungsformen kann die Master-Vorrichtung, anstatt das oben genannte End-of-Frame-Symbol zu detektieren, das von einem zuvor übertragenden Sensor bei dem Ereignis bei 70 in 7 gesendet wurde, nach dem Empfangen einer vollständigen gültigen Antwort von einem Sensor ein vordefiniertes Abschlusssignal übertragen, beispielsweise einen Puls mit einer vordefinierten Länge, die sich von der Länge des Triggers unterscheidet. So kann beispielsweise die Master-Vorrichtung einen solchen vordefinierten Puls an einer mit einem Pfeil 56 in 5 markierten Position senden, nachdem die Antwort des ersten Sensors abgeschlossen ist.
Ähnlich wie oben beschrieben, kann ein nächster Sensor zum Übertragen von Daten dieses vordefinierte Signal, das vom Master gesendet wurde, detektieren und seinen Timer auf Abgelaufen setzen, um sofort mit dem Übertragen zu starten.
In weiteren Ausführungsformen kann das Detektieren des Ereignisses bei 70 das Detektieren, bei einer Slave-Vorrichtung, einer Zeitspanne zwischen einem Ende einer vorherigen Übertragung (zum Beispiel durch Detektieren des von einer vorherigen Slave-Vorrichtung gesendeten und vorstehend erläuterten End-of-Frame-Symbols) oder einem, wie vorstehend erläutert, vom Master gesendeten vordefinierten Abschlusssignal und dem Start seiner eigenen Übertragung gemäß dem Timer beinhalten. Abhängig von dieser detektierten Zeit kann der Sensor seine Zeitspanne, die für eine nächste Übertragung verwendet wird, ändern. Wenn beispielsweise der zweite Sensor in 4 feststellt, dass die Zeitspanne 45A viel länger ist als die Zeit, die für die Sensorantwort 43A benötigt wird, kann er seine nächste Zeitspanne 45B reduzieren. Auf diese Weise können die Zeitspannen an Busbedingungen und/oder Taktdrifts angepasst werden.
Bei all diesen Variationen kann in einigen Ausführungsformen durch die Modifikation des Timers bei 70 eine für die Übertragung benötigte Gesamtzeit reduziert werden.
Es werden hierin zwar spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben, aber es versteht sich für den Durchschnittsfachmann, dass eine Vielfalt an alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen ersetzen können ohne dass vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der hierin besprochenen spezifischen Ausführungsformen abdecken. Deshalb soll diese Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt sein.
Bezugszeichenliste

10: System
11: Empfänger
12: Sender
13: Kommunikationspfad
14: Sender
20: System
21: Transistor
22: Steuerung
23: Widerstand
24: Sensor
25: Datenleitung
26: Sensor
27: Erdleitung
28: Spannungsleitung
29: Timer
210: Timer
211: Timer
212: Komparator
30: Mikrocontroller
31: Block
32: Block
33: PMU
34: Spannungsversorgung
35: Spannungsversorgung
36: Sensorvorrichtung
37: Sensorvorrichtung
38A, 38B: Sensoren
39A, 39B: Timer
310A, 310B: Sensoren
311A, 311B: Zeitmesser
312: Block
40-47: Signale
51: Triggerpuls
52: Synchronisationspuls
53: Halbbytes
54: Synchronisationspuls
55: Halbbytes
56: Abschlusssignal
60-62: Verfahrensaktionen oder -ereignisse
70: Verfahrensaktion oder -ereignis

Claims

Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B), umfassend: eine Kommunikationsschaltung (212), die dazu konfiguriert ist, auf Basis eines bidirektionalen flankenbasierten Pulsbreitenmodulationsprotokolls zu kommunizieren, einen Timer (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B), der dazu konfiguriert ist, nach einer zugehörigen Zeitspanne nach einem Starten des Timers abzulaufen, und zu starten, wenn die Kommunikationsschaltung ein vordefiniertes Triggersignal empfängt, wobei die Kommunikationsschaltung (212) dazu konfiguriert ist, eine Antwort auf das vordefinierte Triggersignal zu übertragen, wenn der Timer (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) abläuft, wobei die zugehörige Zeitspanne eine Länge aufweist, in die mindestens eine weitere Antwort durch mindestens eine weitere Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) hineinpasst, und wobei die Kommunikationsschaltung (212) dazu konfiguriert ist, nach der Antwort ein vordefiniertes End-of-Frame-Symbol zu übertragen.
Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) gemäß Anspruch 1, wobei die zugehörige Zeitspanne so gewählt ist, dass sie einen Taktdrift mindestens einer der Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) oder der mindestens einen weiteren Slave-Vorrichtung berücksichtigt.
Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) gemäß einem der Ansprüche 1-2, wobei der Timer (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) dazu konfiguriert ist, auf Abgelaufen gesetzt zu werden, wenn die Kommunikationsschaltung (212) ein vordefiniertes End-of-Frame-Signal von der mindestens einen weiteren Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) empfängt, das anzeigt, dass die mindestens eine weitere Antwort abgeschlossen ist.
Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei der Timer (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) dazu konfiguriert ist, auf Abgelaufen gesetzt zu werden, wenn die Kommunikationsschaltung (212) eine Anzeige von einer Master-Vorrichtung empfängt, dass die mindestens eine weitere Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) die mindestens eine weitere Antwort abgeschlossen hat.
Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei die Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) dazu konfiguriert ist, eine Zeit zwischen einem Ende der mindestens einen weiteren Antwort durch die mindestens eine weitere Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) und einer Zeit, zu der der Timer (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) nach der zugehörigen Zeitspanne abläuft, zu bestimmen und die zugehörige Zeitspanne basierend auf der bestimmten Zeit zu modifizieren.
Master-Vorrichtung, umfassend: eine Kommunikationsschaltung (21), die dazu konfiguriert ist, auf Basis eines bidirektionalen flankenbasierten Pulsbreitenmodulationsprotokolls zu kommunizieren, wobei die Master-Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein vordefiniertes Triggersignal an eine Vielzahl von Slave-Vorrichtungen zu senden und Antworten von mindestens zwei der Vielzahl von Slave-Vorrichtungen als Reaktion auf das vordefinierte Triggersignal nacheinander zu empfangen, wobei die Kommunikationsschaltung (21) dazu konfiguriert ist, ein vordefiniertes Abschlusssignal nach jeder empfangenen Antwort zu übertragen.
Master-Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Kommunikationsschaltung (21) dazu konfiguriert ist, das Triggersignal periodisch zu übertragen.
Master-Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Kommunikationsschaltung (21) dazu konfiguriert ist, verschiedene Triggerpulse zu übertragen, um Antworten von verschiedenen Gruppen aus der Vielzahl von Sensoren auszulösen.
Master-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6-8, wobei die Kommunikationsschaltung (21) dazu konfiguriert ist, das Abschlusssignal zu übertragen, nachdem in jeder Antwort ein End-of-Frame-Symbol detektiert wurde.
Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) gemäß einem der Ansprüche 1-5 oder Master-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6-9, wobei das bidirektionale flankenbasierte Pulsbreitenmodulationsprotokoll das Short Pulse Width Modulation Code (SPC)-Protokoll ist.
Kommunikationssystem, umfassend: eine Master-Vorrichtung (11; 30), umfassend: eine Kommunikationsschaltung (21), die dazu konfiguriert ist, ein Master-Triggersignal auf einem Bus zu übertragen, eine Vielzahl von Slave-Vorrichtungen (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B), die mit dem Bus gekoppelt sind, wobei jede Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) Folgendes umfasst: eine Kommunikationsschaltung (212), die mit dem Bus gekoppelt ist, einen Timer (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B), der dazu konfiguriert ist, nach einer jeweiligen zugehörigen Zeitspanne abzulaufen, nachdem er gestartet wurde, und zu starten, wenn die Kommunikationsschaltung der jeweiligen Slave-Vorrichtung den Master-Trigger empfängt, wobei die Kommunikationsschaltung dazu konfiguriert ist, eine Antwort auf das Master-Triggersignal zu übertragen, wenn der Timer (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) abläuft, und wobei die Kommunikationsschaltung (212) dazu konfiguriert ist, nach der Antwort ein vordefiniertes End-of-Frame-Symbol zu übertragen, wobei sich die zugehörigen Zeitspannen verschiedener Slave-Vorrichtungen (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) voneinander unterscheiden.
Kommunikationssystem gemäß Anspruch 11, wobei mindestens eine der Slave-Vorrichtungen (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) die Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) gemäß einem der Ansprüche 1-5 oder 10 ist.
Kommunikationssystem gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Master-Vorrichtung die Master-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6-10 ist.
Kommunikationsverfahren, umfassend: Empfangen eines Master-Triggersignals gemäß einem bidirektionalen flankenbasierten Pulsbreitenmodulationsprotokoll, Starten eines Timers (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) als Reaktion auf das Empfangen des Master-Triggersignals, wobei der Timer (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) nach einer zugehörigen Zeitspanne nach dem Starten abläuft, und Übertragen einer Antwort auf das Master-Triggersignal, wenn der Timer (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) abläuft, wobei die zugehörige Zeitspanne eine Länge aufweist, in die mindestens eine weitere Antwort durch eine weitere Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) hineinpasst, und Übertragen eines vordefinierten End-of-Frame-Symbols nach der Antwort.
Kommunikationsverfahren gemäß Anspruch 14, ferner umfassend das Modifizieren des Timers (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) nach Detektion eines Ereignisses.
Kommunikationsverfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Modifizieren des Timers (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) das Setzen des Timers (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) auf Abgelaufen umfasst, wenn das Ereignis einen Abschluss der mindestens einen weiteren Antwort anzeigt.
Kommunikationsverfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Verfahren ein Modifizieren der zugehörigen Zeitspanne in Abhängigkeit von einer Zeit zwischen einem Abschluss der mindestens einen weiteren Antwort und einem Start der Übertragung der Antwort umfasst.
Kommunikationsverfahren, umfassend: Senden eines Master-Triggersignals gemäß einem bidirektionalen flankenbasierten Pulsbreitenmodulationsprotokoll über einen Bus, in einer Vielzahl von Slave-Vorrichtungen (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B), Starten eines entsprechenden Timers (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) in jeder Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) als Reaktion auf das Empfangen des Master-Triggersignals, und in jeder der Vielzahl von Slave-Vorrichtungen (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B), Übertragen einer Antwort, wenn der Timer (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) der jeweiligen Slave-Vorrichtung (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) abgelaufen ist, und Übertragen eines vordefinierten End-of-Frame-Symbols nach der Antwort, wobei Timer (29, 210; 39A, 39B, 311A, 311B) von verschiedenen Slave-Vorrichtungen (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) nach verschiedenen zugehörigen Zeitspannen ablaufen.
Kommunikationsverfahren gemäß Anspruch 18, wobei die zugehörigen Zeitspannen ausgewählt sind, um Kollisionen zwischen den Antworten der Vielzahl von Slave-Vorrichtungen (12, 14; 24, 26; 38A, 38B, 310A, 310B) zu vermeiden.