DE102019201937A1

DE102019201937A1 - Protocol generator for a sensor unit and sensor unit for a vehicle

Info

Publication number: DE102019201937A1
Application number: DE102019201937.4A
Authority: DE
Inventors: Jens Wirth; Martin Koegel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2020-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Protokollgenerator (10) für eine Sensoreinheit (1), welche mindestens ein Sensorelement (3), einen Taktgenerator (7) und eine Signalquelle (20) umfasst, welche basierend auf mindestens einer erfassten physikalischen Größe einen Datenbitstrom als Ausgabestrom mit einem einstellbaren dynamischen Stromhub erzeugt, sowie eine Sensoreinheit (1) mit einem solche Protokollgenerator (10). Hierbei umfasst der Protokollgenerator ein erstes Register (R1), in welchem ein aktueller Wert der mindestens einen erfassten physikalischen Größe als Datenwort abgelegt ist, wobei in einem zweiten Register (R2) mindestens zwei frei vorgebbare Konfigurationsdatensätze abgelegt sind, welche jeweils mindestens einen ersten Parameter zur Konfiguration eines als Datenbitstrom ausgebbaren Datensatzes aufweisen, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (12) basierend auf einem ausgewählten und aktivierten Konfigurationsdatensatz den korrespondierenden auszugebenden Datensatz aus dem Datenwort der mindestens einen physikalischen Größe zusammenstellt.The invention relates to a protocol generator (10) for a sensor unit (1) which comprises at least one sensor element (3), a clock generator (7) and a signal source (20) which, based on at least one detected physical variable, generates a data bit stream as an output stream with a adjustable dynamic current swing generated, as well as a sensor unit (1) with such a protocol generator (10). Here, the protocol generator comprises a first register (R1) in which a current value of the at least one recorded physical variable is stored as a data word, with at least two freely definable configuration data records being stored in a second register (R2), each of which contains at least one first parameter Have configuration of a data record that can be output as a data bit stream, an evaluation and control unit (12) compiling the corresponding data record to be output from the data word of the at least one physical variable based on a selected and activated configuration data record.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Protokollgenerator für eine Sensoreinheit nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Sensoreinheit für ein Fahrzeug mit einem solchen Protokollgenerator.The invention is based on a protocol generator for a sensor unit according to the preamble of independent patent claim 1. The invention also relates to a sensor unit for a vehicle with such a protocol generator.

Aus dem Stand der Technik sind Sensoranordnungen für Fahrzeuge bekannt, welche jeweils eine Sensoreinheit mit mindestens einem als Drehzahlfühler ausgeführten Sensorelement je Fahrzeugrad aufweisen. Die einzelnen Sensoreinheit werden in der Regel über ein zweiadriges verdrilltes Kabel mit einem Steuergerät für ein Fahrzeugbremssystem verbunden, welches beispielsweise ABS-, ESP-, ASR- und/oder Hillhold-Funktionen (ABS: Antiblockiersystem, ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm, ASR: Antriebsschlupfregelung) ausführt. Üblicherweise ist ein erster Anschluss (WSS+) der Sensoreinheit über das Steuergerät mit einer Energiequelle verbunden (High-Side-Pfad), und ein zweiter Anschluss (WSS-) der Sensoreinheit ist über das Steuergerät mit Masse verbunden (Low-Side-Pfad). Ein durch die Sensoreinheit fließender Sensorstrom ist mit Informationen über Drehzahl und/oder Drehgeschwindigkeit des korrespondierenden Fahrzeugrads moduliert, wobei eine Auswerte und Steuereinheit des Steuergeräts den zwischen dem mindestens einen Sensorelement und Masse erfassten Sensorstrom auswertet. Für solche Drehzahlfühlerapplikationen für Fahrzeugräder sind im Wesentlichen Encoder mit ca. 48 Polpaaren im Einsatz. Für eine typische Applikation ist aktuell eine Polpaarfrequenz von max. ca. 3kHz die Obergrenze bei einer Auflösung der Fahrstrecke von ca. 2cm. Typischer Weise ergeben sich mit diesen Kenndaten elektrische Signalfrequenzen des Drehzahlfühlers von 3kHz für das Standard „s“- Protokoll und 6kHz für die intelligenten PWM- (i-) sowie AK (VDA) (v-) Protokolle.Sensor arrangements for vehicles are known from the prior art, each having a sensor unit with at least one sensor element designed as a speed sensor for each vehicle wheel. The individual sensor units are usually connected via a two-wire twisted cable to a control unit for a vehicle braking system, which, for example, has ABS, ESP, ASR and / or Hillhold functions (ABS: anti-lock braking system, ESP: electronic stability program, ASR: traction control) executes. A first connection (WSS +) of the sensor unit is usually connected to an energy source via the control unit (high-side path), and a second connection (WSS-) of the sensor unit is connected to ground via the control unit (low-side path). A sensor current flowing through the sensor unit is modulated with information about the rotational speed and / or rotational speed of the corresponding vehicle wheel, an evaluation and control unit of the control device evaluating the sensor current detected between the at least one sensor element and ground. For such speed sensor applications for vehicle wheels, encoders with approx. 48 pole pairs are mainly used. For a typical application, a pole pair frequency of max. approx. 3 kHz the upper limit with a resolution of the distance of approx. 2 cm. Typically, these characteristics result in electrical signal frequencies of the speed sensor of 3 kHz for the standard "s" protocol and 6 kHz for the intelligent PWM (i) and AK (VDA) (v) protocols.

Aus der DE 10 2015 202 335 A1 sind ein Sensorgehäuse für eine Radsensorvorrichtung, eine Radsensorvorrichtung, eine Radlagervorrichtung und ein Verfahren zum Bilden einer zum Ermitteln einer Drehzahl und/oder einer Drehgeschwindigkeit eines Rads eines Fahrzeugs geeigneten Sensorik bekannt. Die Radsensorvorrichtung umfasst ein erstes Sensorelement, mittels welchem mindestens eine erste Sensorgröße bezüglich einer Drehzahl und/oder einer Drehgeschwindigkeit des Rads an mindestens eine Auswerte- und/oder Steuervorrichtung des Fahrzeugs bereitstellbar ist, und ein zusätzliches zweites Sensorelement, mittels welchem mindestens eine zweite Sensorgröße bezüglich der Drehzahl und/oder der Drehgeschwindigkeit des gleichen Rads an die mindestens eine Auswerte- und/oder Steuervorrichtung bereitstellbar ist.From the DE 10 2015 202 335 A1 a sensor housing for a wheel sensor device, a wheel sensor device, a wheel bearing device and a method for forming a sensor system suitable for determining a rotational speed and / or a rotational speed of a wheel of a vehicle are known. The wheel sensor device comprises a first sensor element, by means of which at least one first sensor variable with regard to a rotational speed and / or a rotational speed of the wheel can be provided to at least one evaluation and / or control device of the vehicle, and an additional second sensor element, by means of which at least one second sensor variable with regard to the rotational speed and / or the rotational speed of the same wheel to which at least one evaluation and / or control device can be made available.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Protokollgenerator für eine Sensoreinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie die Sensoreinheit für ein Fahrzeugrad mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 haben den Vorteil, dass das verwendete Übertragungsprotokoll der Sensoreinheit frei konfiguriert werden kann. So können beispielsweise neue Protokolltypen hinsichtlich Basislogik, d.h. bezüglich einer Kodierung von Basisinformationen der erfassten physikalischen Größe, wie beispielsweise einer Raddrehzahl, und bezüglich einer Kodierung von zusätzlichen Signalinformationen, wie beispielsweise Auflösung der erfassten physikalischen Größe, Position innerhalb des erzeugten Datenbitstroms usw. frei definiert werden. Der Protokollgenerator kann beispielsweise beim Hochfahren der korrespondierenden Sensoreinheit einen Konfigurationsdatensatz, welcher die zur Durchführung des gewünschten Übertragungsprotokolls erforderlichen Parameter enthält, aus dem zweiten Register laden und die Sensoreinheit entsprechend konfigurieren. Im zweiten Register können vorab mehrere Konfigurationsdatensätze gespeichert werden, so dass in Abhängigkeit des auszuführenden Übertragungsprotokolls und der Einbauumgebung ein Konfigurationsdatensatz ausgewählt und das zugehörige Übertragungsprotokoll ausgeführt werden kann.The protocol generator for a sensor unit with the features of independent claim 1 and the sensor unit for a vehicle wheel with the features of claim 11 have the advantage that the transmission protocol used by the sensor unit can be freely configured. For example, new protocol types in terms of basic logic, i. can be freely defined with regard to a coding of basic information of the recorded physical variable, such as a wheel speed, and with regard to a coding of additional signal information, such as, for example, resolution of the recorded physical variable, position within the generated data bit stream, etc. When the corresponding sensor unit is started up, for example, the protocol generator can load a configuration data record, which contains the parameters required to implement the desired transmission protocol, from the second register and configure the sensor unit accordingly. Several configuration data records can be stored in advance in the second register, so that a configuration data record can be selected and the associated transmission protocol can be executed depending on the transmission protocol to be executed and the installation environment.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Protokollgenerator für eine Sensoreinheit zur Verfügung, welche mindestens ein Sensorelement, einen Taktgenerator und eine Signalquelle umfasst, welche basierend auf mindestens einer erfassten physikalischen Größe einen Datenbitstrom als Ausgabestrom mit einem einstellbaren dynamischen Stromhub erzeugt. Hierbei umfasst der Protokollgenerator ein erstes Register, in welchem ein aktueller Wert der mindestens einen erfassten physikalischen Größe als Datenwort abgelegt ist, und ein zweites Register, in welchem mindestens zwei frei vorgebbare Konfigurationsdatensätze abgelegt sind. Die Konfigurationsdatensätze weisen jeweils mindestens einen ersten Parameter zur Konfiguration eines als Datenbitstrom ausgebbaren Datensatzes auf. Eine Auswerte- und Steuereinheit stellt basierend auf einem ausgewählten und aktivierten Konfigurationsdatensatz den korrespondierenden auszugebenden Datensatz aus dem Datenwort der mindestens einen physikalischen Größe zusammen.Embodiments of the present invention provide a protocol generator for a sensor unit which comprises at least one sensor element, a clock generator and a signal source which, based on at least one detected physical variable, uses a data bit stream as an output stream generated with an adjustable dynamic current swing. Here, the protocol generator comprises a first register in which a current value of the at least one recorded physical variable is stored as a data word, and a second register in which at least two freely definable configuration data records are stored. The configuration data records each have at least one first parameter for configuring a data record that can be output as a data bit stream. An evaluation and control unit compiles the corresponding data record to be output from the data word of the at least one physical variable based on a selected and activated configuration data record.

Zudem wird eine Sensoreinheit für ein Fahrzeug vorgeschlagen, welche mindestens ein Sensorelement, einen Taktgenerator, einen solchen Protokollgenerator und eine Signalquelle umfasst, welche basierend auf mindestens einer erfassten physikalischen Größe einen Datenbitstrom als Ausgabestrom mit einem einstellbaren dynamischen Stromhub erzeugt.In addition, a sensor unit for a vehicle is proposed which comprises at least one sensor element, a clock generator, such a protocol generator and a signal source which, based on at least one detected physical variable, generates a data bit stream as an output stream with an adjustable dynamic current swing.

Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein Mikrocontroller, FPGA (Field Programmable Gate Array) oder Finit-State-Maschine, verstanden werden, welche erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.In the present case, the evaluation and control unit can be understood to mean a microcontroller, FPGA (Field Programmable Gate Array) or finit-state machine, which processes or evaluates sensed sensor signals. The evaluation and control unit can have at least one interface which can be designed in terms of hardware and / or software. In the case of a hardware design, the interfaces can, for example, be part of a so-called system ASIC, which contains a wide variety of functions of the evaluation and control unit. However, it is also possible that the interfaces are separate, integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of a software design, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules. A computer program product with program code which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the evaluation when the program is executed by the evaluation and control unit is also advantageous.

Das erste Register kann beispielsweise als flüchtiger Speicher, beispielsweise als RAM (Radom Access Memory) bzw. Schreib-Lese-Speicher ausgeführt werden. Das zweite Register kann beispielsweise als wiederprogrammierbarer statischer bzw. nichtflüchtiger Speicher, beispielsweise als EEPROM, FRAM usw., ausgeführt werden. Hierbei können die Konfigurationsdatensätze bereits bei der Sensorproduktion im zweiten Register gespeichert werden. Die Vorgabe des Übertragungsprotokolls mit dem damit verbundenen Auswahl des Konfigurationsdatensatzes erfolgt dann am Produktionsende des Sensors.The first register can be designed, for example, as a volatile memory, for example as a RAM (Radome Access Memory) or read / write memory. The second register can be implemented, for example, as a reprogrammable static or non-volatile memory, for example as an EEPROM, FRAM, etc. The configuration data records can be saved in the second register during the sensor production. The specification of the transmission protocol with the associated selection of the configuration data set then takes place at the end of production of the sensor.

Unter einer Sensoreinheit wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, welche mindestens ein Sensorelement umfasst, welches eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfasst und vorzugsweise in ein elektrisches Sensorsignal umwandelt.In the present case, a sensor unit is understood to mean a structural unit which comprises at least one sensor element which directly or indirectly detects a physical variable or a change in a physical variable and preferably converts it into an electrical sensor signal.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Protokollgenerators für eine Sensoreinheit und der im unabhängigen Patentanspruch 11 angegebenen Sensoreinheit für ein Fahrzeug möglich.The measures and developments listed in the dependent claims allow advantageous improvements of the protocol generator for a sensor unit specified in independent claim 1 and the sensor unit for a vehicle specified in independent claim 11.

Besonders vorteilhaft ist, dass als physikalische Größen eine Raddrehzahl oder eine Temperatur oder eine magnetische Flussdichte oder eine Beschleunigung oder eine Bremsbelagstärke im ersten Register abgelegt werden kann. Das erste Register enthält somit einen aktuellen Wert bzw. aktuelle Messdaten von erfassten physikalischen Größen, welche potentiell von der Sensoreinheit ausgegeben werden können. Zudem kann das erste Register auch Werte von physikalischen Größen enthalten, welche der Sensoreinheit von Extern zugeführt werden können. Diese Größen können beispielsweise von mindestens einem außerhalb der Sensoreinheit angeordneten Sensorelement erfasst werden. Des Weiteren kann ein Speicherplatz vorgegeben werden, an welchem der mit dem Datensatz auszugebende aktuelle Wert der erfassten physikalischen Größen sowie sensorinterne Diagnosedaten im ersten Register gespeichert sind.It is particularly advantageous that a wheel speed or a temperature or a magnetic flux density or an acceleration or a brake lining thickness can be stored in the first register as physical variables. The first register thus contains a current value or current measurement data of recorded physical quantities, which can potentially be output by the sensor unit. In addition, the first register can also contain values of physical quantities which can be supplied to the sensor unit from the outside. These variables can be detected, for example, by at least one sensor element arranged outside the sensor unit. In addition, a memory location can be specified at which the current value of the recorded physical quantities to be output with the data record as well as sensor-internal diagnostic data are stored in the first register.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Protokollgenerators kann das Datenwort eine vorgegebene maximale Bitbreite aufweisen. Dadurch kann die erfasste physikalische Größe mit einer maximalen Auflösung im ersten Register gespeichert werden, welche durch die vorgegebene maximale Bitbreite definiert wird. In Abhängigkeit des ausgewählten Übertragungsprotokolls kann die Auflösung, mit welcher die erfasste physikalische Größe an ein nachfolgendes Steuergerät ausgegeben wird, einfach vorgegeben und eingestellt werden.In an advantageous embodiment of the protocol generator, the data word can have a predetermined maximum bit width. As a result, the recorded physical variable can be stored in the first register with a maximum resolution which is defined by the specified maximum bit width. Depending on the selected transmission protocol, the resolution with which the recorded physical variable is output to a subsequent control device can be simply specified and set.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Protokollgenerators kann der mindestens eine erste Parameter für den ausgebbaren Datensatz Position und/oder Auflösung der mindestens einen physikalischen Größe im Datensatz betreffen. Das bedeutet, dass vorgegeben werden kann, an welcher Position im Datensatz beispielsweise ein aktueller Wert der erfassten physikalischen Größe angeordnet ist, bzw. in welcher Reihenfolgen die aktuellen Werte von mehreren erfassten physikalischen Größen im Datensatz angeordnet werden. Zudem kann die Auflösung vorgegeben werden, mit welcher der jeweilige aktuelle Wert der erfassten physikalischen Größen aus dem ersten Register ausgelesen und in den Datensatz integriert werden soll.In a further advantageous embodiment of the protocol generator, the at least one first parameter for the output data record can relate to the position and / or resolution of the at least one physical variable in the data record. This means that it can be specified at which position in the data record a current value of the recorded physical variable is arranged, for example, or in which order the current values of several recorded physical variables are arranged in the data record. In addition, the resolution can be specified with which the respective current value of the recorded physical variables is to be read from the first register and integrated into the data record.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Protokollgenerators können die mindestens zwei Konfigurationsdatensätze jeweils mindestens einen zweiten Parameter zur Konfiguration der Signalquelle aufweisen. Hierbei kann die Auswerte- und Steuereinheit die Signalquelle basierend auf dem mindestens einen zweiten Parameter einstellen. Über den mindestens einen zweiten Parameter kann beispielsweise eine maximale und/oder minimale Amplitude und/oder eine Flankensteilheit und/oder eine Pulsdauer des Ausgabestroms der Signalquelle vorgegeben werden. So kann die minimale sowie maximale Amplituden beispielsweise im Bereich von ca. 3mA bis ca. 30mA eingestellt werden. Die minimale und maximale Signalanstiegszeiten können beispielsweise im Bereich von ca. 0,5µs bis 5µs konfiguriert werden. Die Definition eines durch Signal-, Amplitude und - Anstiegszeit definierten Ausgabestromverlaufs für den auszugebenen Datenstrom ermöglicht in vorteilhafter Weise die freie Definition von neuen Protokolltypen hinsichtlich Basislogik sowie kodierter zusätzlicher Signalinformationen.In a further advantageous embodiment of the protocol generator, the at least two configuration data records can each have at least one second parameter for configuring the signal source. The evaluation and control unit can set the signal source based on the at least one second parameter. For example, a maximum and / or minimum amplitude and / or an edge steepness and / or a pulse duration of the output current of the signal source can be specified via the at least one second parameter. For example, the minimum and maximum amplitudes can be set in the range from approx. 3 mA to approx. 30 mA. The minimum and maximum signal rise times can can be configured, for example, in the range from approx. 0.5 µs to 5 µs. The definition of an output current curve defined by signal, amplitude and rise time for the data stream to be output advantageously enables the free definition of new protocol types with regard to basic logic and coded additional signal information.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Protokollgenerators können Parameter von mindestens einem bekannten standardisierten Übertragungsprotokoll als auswählbarer Konfigurationsdatensatz gespeichert werden. Dadurch können Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Protokollgenerators rückwärtskompatibel zu den bisher bekannten Übertragungsprotokollen ausgeführt werden, d.h. dass auch die bisher bekannten standardisierten Übertragungsprotokolle weiterhin ausgeführt werden können. Das bedeutet, dass durch korrespondierende Konfigurationsdatensätze Parameter der bisher bekannten Übertragungsprotokolle eingestellt bzw. vorgegeben werden können. Dadurch sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Protokollgenerators auch in der Lage, Parameter für marktübliche zweidrahtbasierte Schnittstellen, wie z.B. PSI5 usw., einzustellen bzw. vorzugeben. Dadurch können auch bereits in der Sensoreinheit verarbeitete Rohdaten weitergeleitet werden. Interne Sensordaten für das mindestens eine standardisierte Übertragungsprotokoll, welche beispielsweise Informationen über Empfindlichkeit und/oder Informationen über elektrische und/oder magnetische Offsets von eingesetzten Sensorelementen und/oder Informationen über gezählte Impulsradflankenwechsel umfassen, können vorzugsweise im ersten Register abgelegt werden.In a further advantageous embodiment of the protocol generator, parameters from at least one known standardized transmission protocol can be stored as a selectable configuration data set. As a result, embodiments of the protocol generator according to the invention can be implemented in a backward-compatible manner with the previously known transmission protocols, i.e. that the previously known standardized transmission protocols can still be used. This means that parameters of the previously known transmission protocols can be set or specified by means of corresponding configuration data records. As a result, embodiments of the protocol generator according to the invention are also able to generate parameters for commercially available two-wire-based interfaces, such as e.g. PSI5 etc., to be set or specified. As a result, raw data already processed in the sensor unit can also be passed on. Internal sensor data for the at least one standardized transmission protocol, which for example include information about sensitivity and / or information about electrical and / or magnetic offsets of sensor elements used and / or information about counted pulse wheel flank changes, can preferably be stored in the first register.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Protokollgenerators können die mindestens zwei Konfigurationsdatensätze jeweils mindestens einen dritten Parameter für den Taktgenerator aufweisen. Hierbei kann die Auswerte- und Steuereinheit eine Taktfrequenz des Taktgenerators basierend auf dem mindestens einen dritten Parameter einstellen. Die Einstellung der Taktfrequenz erfolgt vorzugsweise über einen einstellbaren Frequenzteiler, welcher die Frequenz eines Taktgebers auf eine gewünschte Taktfrequenz herunterteilt.In a further advantageous embodiment of the protocol generator, the at least two configuration data records can each have at least one third parameter for the clock generator. The evaluation and control unit can set a clock frequency of the clock generator based on the at least one third parameter. The clock frequency is preferably set using an adjustable frequency divider, which divides the frequency of a clock generator down to a desired clock frequency.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit kann die mindestens eine physikalischen Größe von dem mindestens einen Sensorelement der Sensoreinheit oder von mindestens einem externen Sensorelement erfasst werden.In an advantageous embodiment of the sensor unit, the at least one physical variable can be detected by the at least one sensor element of the sensor unit or by at least one external sensor element.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. In the drawing, the same reference symbols designate components or elements that perform the same or analogous functions.

FigurenlisteFigure list

1 shows a schematic block diagram of an embodiment of a sensor unit according to the invention with a protocol generator according to the invention for a sensor unit.
2 shows a detailed block diagram of the sensor unit according to the invention 1 .

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit 1 für ein Fahrzeug mindestens ein Sensorelement 3, einen Taktgenerator 7, einen Protokollgenerator 10 und eine Signalquelle 20, welche basierend auf mindestens einer erfassten physikalischen Größe einen Datenbitstrom als Ausgabestrom mit einem einstellbaren dynamischen Stromhub erzeugt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die mindestens eine erste physikalische Größe von dem mindestens einen Sensorelement 3 der Sensoreinheit 1 und mindestens eine zweite physikalische Größe von mindestens einem externen Sensorelement 5 erfasst.How out 1 and 2 As can be seen, the illustrated embodiment comprises a sensor unit according to the invention 1 at least one sensor element for a vehicle 3 , a clock generator 7th , a log generator 10 and a signal source 20th which, based on at least one recorded physical variable, generates a data bit stream as an output stream with an adjustable dynamic current swing. In the exemplary embodiment shown, the at least one first physical variable is obtained from the at least one sensor element 3 the sensor unit 1 and at least one second physical variable of at least one external sensor element 5 detected.

Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, umfasst der Protokollgenerator 10 für eine Sensoreinheit 1 ein erstes Register R1, in welchem ein aktueller Wert der mindestens einen erfassten physikalischen Größe als Datenwort abgelegt ist, ein zweites Register R2, in welchem mindestens zwei frei vorgebbare Konfigurationsdatensätze abgelegt sind, wobei die Konfigurationsdatensätze jeweils mindestens einen ersten Parameter zur Konfiguration eines als Datenbitstrom ausgebbaren Datensatzes aufweisen. Zudem umfasst der Protokollgenerator 10 eine Auswerte- und Steuereinheit 12, welche basierend auf einem ausgewählten und aktivierten Konfigurationsdatensatz den korrespondierenden auszugebenden Datensatz aus dem Datenwort der mindestens einen physikalischen Größe zusammenstellt.How out 2 can also be seen, comprises the protocol generator 10 for one sensor unit 1 a first register R1 , in which a current value of the at least one recorded physical variable is stored as a data word, a second register R2 , in which at least two freely definable configuration data records are stored, the configuration data records each having at least one first parameter for the configuration of a data record that can be output as a data bit stream. In addition, the log generator includes 10 an evaluation and control unit 12 which, based on a selected and activated configuration data record, compiles the corresponding data record to be output from the data word of the at least one physical variable.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit 1 als Drehzahlfühler für ein Fahrzeugrad ausgeführt und nur ein internes Sensorelement 2, welche als physikalische Größen eine Raddrehzahl erfasst. Zudem sind mehrere externe Sensorelemente mit der Sensoreinheit 1 verbunden, von denen beispielhaft ein externes Sensorelement 5 dargestellte ist. Die externen Sensorelemente 5 stellen der Sensoreinheit 1 Informationen über eine aktuelle Temperatur im Umfeld der Sensoreinheit und über eine Bremsbelagstärke zur Verfügung. Selbstverständlich können weitere externe Sensorelemente auch noch mehr Informationen, wie beispielsweise über eine magnetische Flussdichte oder eine Beschleunigung usw. zur Verfügung stellen. Außerdem können der Sensoreinheit 1 auch weniger oder gar keine Informationen über weitere physikalische Größen zur Verfügung gestellt werden. Die aktuellen Werte der erfassten physikalischen Größen werden als Datenworte im ersten Register R1 an vorgegebenen Speicherplätzen abgelegt. Hierbei weisen die Datenworte eine vorgegebene maximale Bitbreite auf, welche einer maximalen Auflösung entspricht, mit welcher die erfassten physikalischen Größen im ersten Register R1 abgelegt werden.In the illustrated embodiment, the sensor unit is 1 designed as a speed sensor for a vehicle wheel and only one internal sensor element 2 which records a wheel speed as physical quantities. There are also several external sensor elements with the sensor unit 1 connected, of which an external sensor element is exemplary 5 is shown. The external sensor elements 5 place the sensor unit 1 Information about a current temperature in the vicinity of the sensor unit and about a brake lining thickness are available. Of course, additional external sensor elements can also provide even more information, such as about provide a magnetic flux density or an acceleration, etc. In addition, the sensor unit 1 also less or no information about other physical quantities is made available. The current values of the recorded physical quantities are stored as data words in the first register R1 stored in specified memory locations. In this case, the data words have a predetermined maximum bit width which corresponds to a maximum resolution with which the physical quantities recorded in the first register R1 be filed.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Protokollgenerators 10 betrifft der mindestens eine erste Parameter für den ausgebbaren Datensatz Informationen über die Position, an welcher die korrespondierende erfasste physikalischen Größe im Datensatz ausgegeben wird. Zudem betrifft der mindestens eine erste Parameter für den ausgebbaren Datensatz Informationen über die Auflösung, mit welcher die korrespondierende erfasste physikalischen Größe im Datensatz ausgegeben wird. Da im dargestellten Ausführungsbeispiel aktuelle Werte von mehreren physikalischen Größen im ersten Register R1 abgelegt werden, betrifft der mindestens eine erste Parameter für den ausgebbaren Datensatz auch Informationen, über die Reihenfolge, in welcher die erfassten physikalischen Größen im Datensatz angeordnet werden. Die Zusammensetzung des auszugebenden Datensatzes erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines Multiplexers 14 und eines Ausgaberegisters. Hierbei sind die Speicherplätze des ersten Registers R1 jeweils mit einem Eingang des Multiplexers 14 verbunden. In Abhängigkeit eines gewünschten Übertragungsprotokolls liest die Auswerte- und Steuereinheit 12 den korrespondierenden Konfigurationsdatensatz aus dem zweiten Register R2 aus und wertet diesen aus. Basierend auf dem ausgelesenen Konfigurationsdatensatz liest die Auswerte- und Steuereinheit 12 die entsprechenden in den auszugebenden Datensatz zu integrierenden Datenworte mit der im Konfigurationsdatensatz vorgegebenen Auflösung aus, und schreibt das ausgelesene Datenwort so in das Ausgaberegister R3, dass das Datenwort an der im vorgegebenen Konfigurationsdatensatz vorgegebenen Position im auszugebenden Datensatz angeordnet ist. Zudem erfolgt das Auslesen der Datenworte der erfassten physikalischen Größen aus dem ersten Register R1 in der im Konfigurationsdatensatz vorgegebenen Reihenfolge. Der fertige im Ausgaberegister R3 zusammengestellte Datensatz wird dann mit einem vorgegebenen Taktsignal seriell aus dem Ausgaberegister R3 an die Signalquelle 20 ausgegeben.In the illustrated embodiment of the protocol generator 10 the at least one first parameter for the data record that can be output relates to information about the position at which the corresponding recorded physical variable is output in the data record. In addition, the at least one first parameter for the data record that can be output relates to information about the resolution with which the corresponding recorded physical variable is output in the data record. As in the illustrated embodiment current values of several physical quantities in the first register R1 are stored, the at least one first parameter for the output data record also relates to information about the order in which the recorded physical quantities are arranged in the data record. In the exemplary embodiment shown, the data set to be output is composed by means of a multiplexer 14th and an output register. Here are the memory locations of the first register R1 each with an input of the multiplexer 14th connected. The evaluation and control unit reads as a function of the desired transmission protocol 12 the corresponding configuration data record from the second register R2 and evaluates it. The evaluation and control unit reads based on the configuration data set that has been read out 12 the corresponding data words to be integrated into the data record to be outputted with the resolution specified in the configuration data record, and so writes the data word read out into the output register R3 that the data word is arranged at the position in the data record to be outputted in the predetermined configuration data record. In addition, the data words of the recorded physical quantities are read out from the first register R1 in the order specified in the configuration data record. The finished one in the output register R3 The compiled data record is then serially extracted from the output register with a specified clock signal R3 to the signal source 20th issued.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Protokollgenerators 10 umfassen die mindestens zwei Konfigurationsdatensätze jeweils mindestens einen zweiten Parameter zur Konfiguration der Signalquelle 20. Basierend auf dem mindestens einen zweiten Parameter stellt die Auswerte- und Steuereinheit 12 die Signalquelle 20 ein. Die Signalquelle 20 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Stromquelle 22, mit welchem der dynamische Stromhub des Ausgabestroms zwischen den Anschlüssen WSS+, WSS- erzeugt werden kann, und einen Datenbitstromerzeuger 28. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann über den mindestens einen zweiten Parameter eine maximale, eine minimale Amplitude sowie eine Flankensteilheit und eine Pulsdauer des Ausgabestroms der Signalquelle 20 eingestellt werden. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, umfasst die Stromquelle 22 eine Grundstromquelle 24, welche eine Eigenstromaufnahme der Sensoreinheit 1 repräsentiert, und eine dynamische Stromquelle 22, welche den dynamischen Stromhub des Ausgabestroms zwischen den Anschlüssen WSS+, WSS- der Sensoreinheit 1 repräsentiert.In the illustrated embodiment of the protocol generator 10 the at least two configuration data sets each comprise at least one second parameter for configuring the signal source 20th . Based on the at least one second parameter, the evaluation and control unit 12 the signal source 20th a. The signal source 20th comprises in the illustrated embodiment a power source 22nd , with which the dynamic current swing of the output current between the terminals WSS +, WSS- can be generated, and a data bit stream generator 28 . In the illustrated embodiment, a maximum and a minimum amplitude as well as an edge steepness and a pulse duration of the output current of the signal source can be used via the at least one second parameter 20th can be set. How out 2 can also be seen, includes the power source 22nd a basic power source 24 , which is an inherent power consumption of the sensor unit 1 represents, and a dynamic power source 22nd , which the dynamic current swing of the output current between the connections WSS +, WSS- of the sensor unit 1 represents.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Protokollgenerators 10 umfassen die mindestens zwei Konfigurationsdatensätze jeweils mindestens einen dritten Parameter für den Taktgenerator 7, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 12 eine Taktfrequenz des Taktgenerators 7 basierend auf dem mindestens einen dritten Parameter einstellt. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, umfasst der Taktgenerator 7 im dargestellten Ausführungsbeispiel einen als Oszillator ausgeführten Taktgeber 7.1 und einen Frequenzteiler 7.2, mit welchem die vom Taktgeber 7.1 erzeugte Grundfrequenz auf eine gewünschte Taktfrequenz heruntergeteilt werden kann. Der Datenbitstromerzeuger 28 liest den fertigen im Ausgaberegister R3 zusammengestellten Datensatz mit dem vorgegebenen Taktsignal seriell aus dem Ausgaberegister R3 aus und moduliert den von der Stromquelle 22 erzeugten Ausgabestrom mit dem aus dem Datensatz erzeugten Datenbitstrom, so dass ein dynamischer Stromhub entsteht, welcher den auszugebenden Datensatz repräsentiert.In the illustrated embodiment of the protocol generator 10 the at least two configuration data sets each comprise at least one third parameter for the clock generator 7th , the evaluation and control unit 12 a clock frequency of the clock generator 7th based on the at least one third parameter. How out 2 can also be seen, comprises the clock generator 7th in the illustrated embodiment a clock designed as an oscillator 7.1 and a frequency divider 7.2 with which those from the clock 7.1 generated base frequency can be divided down to a desired clock frequency. The data bit stream generator 28 reads the finished one in the output register R3 compiled data record with the specified clock signal serially from the output register R3 and modulates that from the power source 22nd generated output stream with the data bit stream generated from the data record, so that a dynamic current swing is created which represents the data record to be output.

Damit der der Protokollgenerator 10 rückwärtskompatibel zu den bisher bekannten standardisierten Übertragungsprotokollen ausgeführt ist, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Parameter der bekannten standardisierten Übertragungsprotokolle jeweils als auswählbarer Konfigurationsdatensatz im zweiten Register R2 gespeichert. Dadurch kann die Auswerte- und Steuereinheit 12 bei Bedarf durch die korrespondierenden Konfigurationsdatensätze Parameter der bisher bekannten standardisierten Übertragungsprotokolle einstellen bzw. vorgeben. In vorteilhafter Weise können mit dem dargestellten Protokollgenerator 10 die bisher bekannten standardisierten Übertragungsprotokolle weiterhin ausgeführt werden. Zudem ist das dargestellte Ausführungsbeispiel des Protokollgenerators 10 auch in der Lage, Parameter für marktübliche zweidrahtbasierte Schnittstellen, wie z.B. PSI5 usw., einzustellen bzw. vorzugeben. Interne Sensordaten für das mindestens eine standardisierte Übertragungsprotokoll, welche beispielsweise Informationen über Empfindlichkeit und/oder Informationen über elektrische und/oder magnetische Offsets von eingesetzten Sensorelementen und/oder Informationen über gezählte Impulsradflankenwechsel umfassen, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel im ersten Register R1 abgelegt.So that the log generator 10 is designed to be backwards compatible with the previously known standardized transmission protocols, in the exemplary embodiment shown, parameters of the known standardized transmission protocols are each in the second register as a selectable configuration data record R2 saved. This enables the evaluation and control unit 12 if necessary, set or specify parameters of the previously known standardized transmission protocols using the corresponding configuration data records. Advantageously, with the protocol generator shown 10 the previously known standardized transmission protocols continue to be used. In addition, the illustrated embodiment is the protocol generator 10 also able to set or change parameters for standard two-wire-based interfaces such as PSI5 etc. to pretend. Internal sensor data for the at least one standardized transmission protocol, which include, for example, information about sensitivity and / or information about electrical and / or magnetic offsets of sensor elements used and / or information about counted pulse wheel flank changes, are in the first register in the exemplary embodiment shown R1 filed.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Protokollgenerator für eine Sensoreinheit zur Verfügung, der in vorteilhafter Weise frei konfigurierbare Übertragungsprotokolle für die korrespondierende Sensoreinheit erzeugen kann. Das ausführende Übertragungsprotokoll kann dabei von einem übergeordneten Fahrzeugsystem oder am Ende des Fertigungsprozesses von einer Fertigungssteuerung oder nach einer erfolgten Austausch von einer Serviceprogramm vorgegeben werden. Der Protokollgenerator kann beispielsweise beim Hochfahren der korrespondierenden Sensoreinheit einen Konfigurationsdatensatz, welcher die zur Durchführung des vorgegebenen Übertragungsprotokolls erforderlichen Parameter enthält, aus dem zweiten Register laden und die Sensoreinheit entsprechend konfigurieren.Embodiments of the present invention provide a protocol generator for a sensor unit which can advantageously generate freely configurable transmission protocols for the corresponding sensor unit. The executing transfer protocol can be specified by a higher-level vehicle system or at the end of the production process by a production control system or, after an exchange, by a service program. When the corresponding sensor unit is started up, for example, the protocol generator can load a configuration data record, which contains the parameters required to carry out the specified transmission protocol, from the second register and configure the sensor unit accordingly.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102015202335 A1 [0003]

Claims

Protocol generator (10) for a sensor unit (1), which comprises at least one sensor element (3), a clock generator (7) and a signal source (20) which, based on at least one detected physical variable, generates a data bit stream as an output stream with an adjustable dynamic current swing , characterized by a first register (R1) in which a current value of the at least one recorded physical variable is stored as a data word, with at least two freely definable configuration data records being stored in a second register (R2) each containing at least one first parameter for configuration a data record that can be output as a data bit stream, an evaluation and control unit (12) compiling the corresponding data record to be output from the data word of the at least one physical variable based on a selected and activated configuration data record.

Protocol generator (10) Claim 1 , characterized in that a wheel speed or a temperature or a magnetic flux density or an acceleration or a brake lining thickness are stored in the first register (R1) as physical variables.

Protocol generator (10) Claim 1 or 2 , characterized in that the data word has a predetermined maximum bit width.

Protocol generator (10) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the at least one first parameter for the output data record relates to the position and / or resolution of the at least one physical variable in the data record.

Protocol generator (10) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the at least two configuration data sets each have at least one second parameter for configuring the signal source (20), the evaluation and control unit (12) setting the signal source (20) based on the at least one second parameter.

Protocol generator (10) Claim 4 , characterized in that the at least one second parameter relates to a maximum and / or minimum amplitude and / or an edge steepness and / or a pulse duration of the output current of the signal source (20).

Protocol generator (10) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that parameters of at least one known standardized transmission protocol are stored as a selectable configuration data set.

Protocol generator (10) Claim 6 , characterized in that internal sensor data for the at least one standardized transmission protocol are stored in the first register (R1).

Protocol generator (10) Claim 7 , characterized in that the internal sensor data includes information about sensitivity and / or information about electrical and / or magnetic offsets of sensor elements (3, 5) used and / or information about counted pulse wheel flank changes.

Protocol generator (10) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the at least two configuration data sets each have at least one third parameter for the clock generator (7), the evaluation and control unit (12) setting a clock frequency of the clock generator (7) based on the at least one third parameter.

Sensor unit (1) for a vehicle, with at least one sensor element (3), a clock generator (7) and a signal source (20) which, based on at least one detected physical variable, generates a data bit stream as an output stream with an adjustable dynamic current swing, characterized by a after one of the Claims 1 to 10 executed protocol generator (10).

Sensor unit (1) Claim 11 , characterized in that the at least one physical variable can be detected by the at least one sensor element (3) of the sensor unit (1) or by at least one external sensor element (5).