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Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Modul für eine Daisy-Chain, das dazu ausgebildet ist, um eine eindeutige ID-Nummer zu erzeugen. Das Modul umfasst eine Antwortschnittstelle und eine Anfrageschnittstelle zum Verbinden mit einem weiteren Modul. Das Modul hat eine Verarbeitungseinheit zum Ausführen eines Konfigurationsprozesses, bei dem die ID-Nummer für das Modul ermittelt wird.
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Module, die zu Ketten oder Daisy-Chains zusammen geschaltet sind, sind im Stand der Technik bekannt. Sie werden häufig als Treiberbausteine verwendet, beispielsweise um mehrere Lichtquellen anzusteuern. Derartige Module werden beispielsweise verwendet, wenn skalierbare Plattformen, etwa auf einem PCB (Printed Circuit Board), aufgebaut werden. Dabei lassen sich mehrere Module aneinanderreihen, die jedoch eine gemeinsame Ansteuerung erfordern, bei der jedes Modul einzeln angesteuert werden kann. Hierbei muss jedes Modul entweder über dedizierte Leitungen erreichbar sein, was in der Praxis meistens nicht der Fall ist, oder über ein Bussystem ansteuerbar sein. In der Regel wird vorausgesetzt, dass jedes Modul wenigstens seine Position in Relation zu den anderen Modulen der Daisy-Chain kennt oder über eine eindeutige Identifikationsnummer (ID-Nummer) verfügt, die das Modul kennt. Eine eindeutige ID-Nummer ist für die Verwendung in einem Bussystem notwendig. Zur korrekten Kanalwahl muss die ID-Nummer der physikalischen Anordnung der Module entsprechen.
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Da die Module baugleich sind, lässt sich vor und auch nach der Produktion und vor der Montage nicht oder nur mit großen Einschränkungen festlegen, welches Modul an welcher Stelle der Daisy-Chain positioniert und montiert wird. Die Module weisen also vor der Montage keine eindeutige ID-Nummer auf.
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Es besteht folglich ein großer Bedarf, den Modulen nach ihrer Montage auf einem PCB, einer Platine, in einem Controller oder in einer anderen elektronischen Baugruppe oder Einheit eine eindeutige ID-Nummer zuzuweisen oder in den Modulen selbst zu generieren, damit die Module individuell in einem Bussystem angesprochen und angesteuert werden können.
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Gelöst wird die vorliegende Aufgabe mit einem elektronischen Modul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer Daisy-Chain mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
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In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein elektronisches Modul, das mit anderen Modulen zu einer Kette oder Daisy-Chain zusammengeschlossen werden kann. Das elektronische Modul ist dazu eingerichtet, eine eindeutige ID-Nummer selbst zu erzeugen. Das Modul umfasst einen Speicher, um die ID-Nummer abzuspeichern, die die Position des Moduls in der Kette oder Daisy-Chain wiedergibt. Es umfasst weiter eine Antwortschnittstelle und eine Abfrageschnittstelle zum Verbinden mit anderen Modulen und zum Empfangen und/oder Ausgeben von Daten und Signalen. Das Modul hat eine Verarbeitungseinheit, um einen Konfigurationsprozess auszuführen, bei dem die ID-Nummer für das Modul in Abhängigkeit von seiner Position in der Kette oder Daisy-Chain ermittelt und in dem Speicher abgespeichert wird. Dabei ist die Position des Moduls in der Kette oder Daisy-Chain, an der es angeordnet ist, nicht bekannt. Somit lässt sich das Modul an einer beliebigen Stelle in der Kette anordnen, da es zunächst nicht auf die Kenntnis der Position in der Kette ankommt. Die Antwortschnittstelle ist dazu eingerichtet, um eine Positionsnummer zu empfangen, vorzugsweise von einem Vorgängermodul in der Kette. Die Verarbeitungseinheit ist dazu ausgebildet, die an der Antwortschnittstelle empfangene Positionsnummer in einer Inkrementiereinheit um eins zu erhöhen und so die ID-Nummer für das Modul zu erzeugen. Die um eins erhöhte Positionsnummer bildet somit die ID-Nummer für das Modul. Die erzeugte ID-Nummer wird in dem Speicher abgespeichert. Die Verarbeitungseinheit ist weiter dazu eingerichtet, die erzeugte ID-Nummer als Positionsnummer mittels der Anfrageschnittstelle auszugeben.
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Das erfindungsgemäße Modul hat den Vorteil, dass die Position in einer Kette oder Daisy-Chain nicht bekannt sein muss und dass durch Übermittlung der Positionsnummer der Vorgängereinheit bzw. des Vorgängermoduls die eigene ID-Nummer in dem Modul erzeugt werden kann. Dies funktioniert immer, jedenfalls wenn eine Positionsnummer empfangen wird. Darüber hinaus gibt das elektronische Modul erfindungsgemäß seine eigene, erzeugte ID-Nummer als Positionsnummer an das nachfolgende Modul in der Kette weiter. Hierzu wird die ID-Nummer mittels der Anfrageschnittstelle übertragen. Da das elektronische Modul seine ID-Nummer selbst erzeugt und abspeichert, ist es möglich, mehrere Module ohne zusätzlichen Aufwand auf einem PCB oder in einem Controller gemeinsam anzusteuern, so als wären sie ein monolithisches IC. Bei der Bestückung oder dem Assemblieren eines PCBs kommt es also nicht auf die Reihenfolge der Module an. Diese können beliebig angeordnet sein und an beliebigen Stellen in einer Kette positioniert werden. Somit ist es möglich, skalierbare Einheiten aufzubauen, da beliebige Module, deren ID-Nummer nicht bekannt sind, in einer Kette angeordnet und positioniert werden können. Mittels eines einfachen Konfigurationsprozesses wird dann die eigene Nummer ermittelt. Da die notwendige ID-Nummer selbst erzeugt wird, kann der Speicher als flüchtiger Speicher ausgeführt sein. Bei einem Ausschalten oder einer Energieunterbrechung, kann das Modul mittels des Konfigurationsprozesses die ID-Nummer wieder erzeugen.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Daisy-Chain mit wenigstens zwei elektronischen Modulen, wobei die Anfrageschnittstelle des einen Moduls mit einer Antwortschnittstelle des anderen Moduls verbunden ist und so Daten zwischen den Modulen übermittelt werden können.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System mit einer Daisy-Chain mit mindestens zwei Modulen und mit einem Controller zum Steuern der Daisy-Chain und zum Übermitteln von Daten an die Module der Daisy-Chain. Der Controller ist erfindungsgemäß mit einem Modul der Daisy-Chain verbunden, und zwar mit dem Modul, welches keine Verbindung seiner Antwortschnittstelle zu einem anderen Modul aufweist. Der Controller wird an der Antwortschnittstelle des Moduls angeschlossen und verbunden.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem System, das eine Daisy-Chain mit wenigstens zwei Modulen umfasst und einen Controller zum Steuern der Daisy-Chain und zum Übermitteln von Daten an die Module der Daisy-Chain. Das System kann in dem Fahrzeug für sicherheitsrelevante Prozesse verwendet werden.
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Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein entsprechendes Verfahren und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird, sowie ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, eine Ausführung des hierin beschriebenen Verfahrens bewirkt.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können das Verfahren und das Computerprogrammprodukt entsprechend der für die Vorrichtung in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.
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Erfindungsgemäß weist jedes Modul auf einer Seite eine Antwortschnittstelle auf und auf der anderen Seite eine Anfrageschnittstelle. Die Module einer Daisy-Chain sind so miteinander verbunden, dass ein Modul an seiner Antwortschnittstelle mit der Anfrageschnittstelle des Vorgängermoduls verbunden ist und an seiner Anfrageschnittstelle mit der Antwortschnittstelle des Nachfolgermoduls. Auf diese Weise kann ein Modul seine ID-Nummer als Positionsnummer an das nachfolgende Modul übermitteln, welches daraus seine eigene ID-Nummer bestimmt und in einem internen Speicher abspeichert. Die neu generierte ID-Nummer wird dann an das Nachfolgermodul als Positionsnummer übermittelt. Auf diese Weise kann nacheinander in einer Kette oder Daisy-Chain jedes Modul seine eigene ID-Nummer und damit Positionsnummer ermitteln. Es kann auf diese Weise von einem Controller explizit mittels der ID-Nummer angesprochen werden, um vorgegebene oder bestimmte oder übermittelte Daten zu verarbeiten oder Programm-Code auszuführen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Moduls ist die Empfangseinheit derart eingerichtet, dass eine vorgegebene Zeit auf den Empfang von Daten umfassend eine Positionsnummer gewartet wird. Dabei wird erwartet, dass die Daten, die die Positionsnummer umfassen, an der Antwortschnittstelle empfangen werden. Die Daten können in Form von Signalen vorliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die innerhalb der vorgegebenen Zeit empfangene Positionsnummer für den Konfigurationsprozess der Verarbeitungseinheit verwendet. Auf diese Weise kann erkannt werden, wenn ein Fehler in der Übermittlung von Daten vorliegt. Findet innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne keine Übermittlung statt, kann der Konfigurationsprozess nicht gestartet werden. Umfassen beispielsweise die empfangenen Daten keine Positionsnummer kann - bevorzugt sofern noch keine ID-Nummer erzeugt wurde - optional eine Fehlermeldung ausgegeben oder an andere Module in einer Kette weitergeleitet werden.
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Eine weiter bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, auf das Fehlen einer Positionsnummer an der Antwortschnittstelle zu reagieren. Wenn innerhalb der vorgegebenen Zeit keine Daten an der Antwortschnittstelle empfangen werden oder alternativ keine Daten empfangen werden, die eine Positionsnummer umfassen, kann die Verarbeitungseinheit den Wert eins als ID-Nummer in dem Speicher abspeichern. Die Verarbeitungseinheit ist also dazu eingerichtet, den Wert eins als ID-Nummer festzulegen und abzuspeichern, wenn keine Positionsnummer an der Antwortschnittstelle empfangen werden kann. Dies gilt bevorzugt während eines Initialisierungsprozesses, wenn das Modul noch nicht in einem Betriebsmodus ist. Die auf diese Weise festgelegte ID-Nummer wird als Positionsnummer mittels der Anfrageschnittstelle ausgegeben. Durch diese bevorzugte Ausbildung des elektronischen Moduls kann das Modul erkennen, dass es das erste Modul in einer Daisy-Chain ist und dass es kein Vorgängermodul hat, von dem eine Positionsnummer empfangen werden kann. Beispielsweise kann an dem ersten Modul einer Daisy-Chain ein Controller verbunden sein, der jedoch keine Positionsnummer übermittelt.
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Als erstes Modul in einer Kette oder Daisy-Chain hat das Modul nur einen Nachbarn, nämlich einen Nachfolger, und bekommt somit kein Signal oder keine Daten an der Antwortschnittstelle. Daher kann es seine Position in der Kette eindeutig erkennen, als erstes Modul in der Kette. Nachdem dies geschehen ist, wird die eigene ID-Nummer auf eins gesetzt und an den Nachfolger übermittelt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schnittstellen bidirektional ausgebildet und dazu eingerichtet, um Signale und Daten zu empfangen und zu senden. Sowohl die Antwortschnittstelle als auch die Anfrageschnittstelle sind bidirektional und können somit in beide Richtungen kommunizieren. Bevorzugt sind die Schnittstellen serielle Schnittstellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Moduls ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, nach dem Abspeichern der ID-Nummer ein Bestätigungssignal zu erzeugen und dieses Bestätigungssignal mittels der Antwortschnittstelle auszugeben. Somit wird das Vorgängermodul in einer Kette darüber informiert, dass der Konfigurationsprozess in dem Modul abgeschlossen ist. Jedes Modul in einer Kette informiert also das vorangegangene Modul darüber, dass der Konfigurationsprozess erfolgt ist.
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Vorzugsweise wird das Bestätigungssignal nicht erzeugt, wenn die ID-Nummer des Moduls den Wert eins erhalten hat, weil keine Positionsnummer an der Antwortschnittstelle empfangen wurde und das Modul den Wert selbst bestimmt hat. In diesem Fall gibt es kein Vorgängermodul, sodass auch kein Bestätigungssignal übermittelt werden muss.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit des elektronischen Moduls dazu ausgebildet, nach dem Übermitteln der erzeugten ID-Nummer als Positionsnummer den Empfang eines Bestätigungssignals zu erwarten. Die Verarbeitungseinheit ist bevorzugt weiter dazu ausgebildet, nach dem Empfang des Bestätigungssignals zu erkennen, dass die Konfiguration des Nachfolgermoduls abgeschlossen ist. Daraus erkennt das Modul auch, dass es nicht das letzte Modul in der Kette ist, sondern ein Nachfolgermodul existiert, das ebenfalls einen Konfigurationsprozess ausgeführt hat und dessen Position in der Kette deshalb bekannt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet, eine vorbestimmte Zeit auf den Empfang eines Bestätigungssignals zu warten. Die Verarbeitungseinheit erwartet nach der Übermittlung der eigenen Positionsnummer an den Nachfolger den Empfang eines Bestätigungssignals. Erfolgt der Empfang innerhalb einer sogenannten Time-Out-Zeit nicht, ist die Time-Out-Zeit also abgelaufen, wird das Fehlen des Bestätigungssignals erkannt und ein Abschlusssignal erzeugt. Dieses Abschlusssignal wird bevorzugt mittels der Antwortschnittstelle an das Vorgängermodul in der Kette ausgegeben. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Modul erkennt, dass es das letzte Modul in der Kette ist. Wenn kein Bestätigungssignal an der Abfrageschnittstelle empfangen wird, kann in der Kette kein weiteres Modul angeordnet sein. Das Modul ist also das Kettenende.
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Bevorzugt ist das Modul derart ausgebildet, dass beim Empfang eines Abschlusssignals, bevorzugt mittels der Anfrageschnittstelle, das Abschlusssignal weitergeleitet wird. Die Weiterleitung erfolgt bevorzugt mittels der Antwortschnittstelle, an der es ausgegeben wird. Auf diese Weise wird ein vom Nachfolgermodul erhaltenes Abschlusssignal an das Vorgängermodul weitergereicht, sodass die Initialisierung aller Module in einer Daisy-Chain abgeschlossen werden kann und die Kette von Modulen den Initialisierungsmodus verlassen und in einen Betriebsmodus wechseln kann. Somit wird der Abschluss der Initialisierung bestätigt. Jedes der Module hat seine ID-Nummer, die die Position in der Kette oder Daisy-Chain repräsentiert, im internen Speicher abgespeichert. Somit kann jedes Modul der Kette separat und explizit angesprochen und angesteuert werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des elektronischen Moduls sieht vor, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, den Konfigurationsprozess beim Einschalten des Moduls zu starten. Der Konfigurationsprozess kann jedes Mal selbständig gestartet werden. Dies kann beispielsweise beim Einschalten des Moduls bzw. einer Platine oder eines Steuergeräts, das mehrere Module umfasst, geschehen. Wird der Konfigurationsprozess bei jedem Einschalten des Moduls gestartet, so muss die ID-Nummer nicht in einem nicht-flüchtigen Speicher abgespeichert werden, da sie bei jedem Einschalten wieder bestimmt wird. Somit reicht es, wenn das elektronische Modul einen flüchtigen Speicher vorsieht. Dies kann ein interner Speicher einer Prozessoreinheit oder des Prozessors der Verarbeitungseinheit sein. Die Bestimmung der ID-Nummer kann nicht nur nach der Produktion und beispielsweise beim ersten Einschalten der Module erfolgen, sondern bei jedem Start-Up. Dies wird insbesondere bei sicherheitsrelevanten Systemen bevorzugt, beispielsweise wenn die Module Teil eines Lidar-Systems oder Lidar-Scanners im Auto sind und die verarbeiteten Daten beispielsweise zur Unterstützung beim Bremsen oder Ähnlichem verwendet werden sollen. Auch bei der Verwendung der Module in einem Parksensor-System kann der Konfigurationsprozess bei jedem Einschalten gestartet werden. Sollte es nicht möglich sein, jedem Modul einer Daisy-Chain eine eindeutige ID-Nummer zuzuweisen, würde bei systemkritischen Systemen eine Fehlermeldung ausgegeben und ggf. das ganze System abgeschaltet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Moduls wird vor Beginn des Konfigurationsprozesses die ID-Nummer auf einen Fehlerwert gesetzt, beispielsweise auf den Wert (-1). Dieser Wert kann als Positionsnummer mittels der Anfrageschnittstelle ausgegeben werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Speicher des elektronischen Moduls einen fest definierten Wert hat, der jedoch als Fehlerwert charakterisiert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das elektronische Modul dazu ausgebildet, den Konfigurationsprozess auszusetzen und keine ID-Nummer zu erzeugen, wenn eine Positionsnummer empfangen wird, die einen Fehlerwert umfasst. Beispielsweise kann der Fehlerwert der Positionsnummer den Wert (-1) aufweisen. Hierdurch erkennt das Modul, dass das Vorgängermodul in der Kette von Modulen oder der Daisy-Chain seine Position nicht bzw. noch nicht kennt und keine ID-Nummer festgelegt und abgespeichert hat. Dadurch wird auch vermieden, dass falsche ID-Nummern erzeugt und falsche Positionsnummern an das Nachfolgermodul ausgegeben werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das elektronische Modul Teil eines Lidar-Systems. Vorzugsweise kann das Modul einen Laser-Treiber umfassen, bevorzugt einen Laser-Treiber für ein Lidar-System. Das Modul kann also zur Ansteuerung von Laserdioden oder Laserlichtquellen dienen. In diesem Fall kann es beispielsweise in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen, etwa bei der Unterstützung von autonomen oder teilautonomen Fahrfunktionen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Daisy-Chain sind wenigstens drei elektronische Module vorhanden, wobei ein Modul an der Antwortschnittstelle und der Anfrageschnittstelle mit je einem anderen Modul verbunden ist. Bevorzugt ist eines der Module das erste Modul in der Chain, während ein weiteres Modul das letzte Modul in der Daisy-Chain ist. Somit wird das erste Modul der Daisy-Chain seine ID-Nummer selbst festlegen und den Wert eins abspeichern und als Positionsnummer weitergeben. Eines der Module ist das letzte Modul in der Chain und wird folglich das Abschlusssignal erzeugen und an das Vorgängermodul übermitteln, welches das Abschlusssignal dann ebenfalls an das Vorgängermodul weiterreicht. Das Abschlusssignal propagiert also bis zum ersten Modul durch die Kette oder Daisy-Chain und beendet damit die Initialisierungsprozedur der Chain insgesamt. Danach wird in einen Betriebszustand geschaltet, in dem alle Module Signale und Daten von ihrer Antwortschnittstelle unverändert an die Abfrageschnittstelle weiterleiten, sodass sich die Daisy-Chain mit ihren Modulen wie ein Bus verhält.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen einer ID-Nummer eines elektronischen Moduls in einer Daisy-Chain umfasst mehrere Schritte. In einem ersten Schritt des Empfangens wird ein Signal als Positionsnummer empfangen, bevorzugt an einer Antwortschnittstelle des Moduls. Die Positionsnummer ist somit in dem Signal an der Schnittstelle umfasst. Ein weiterer Schritt sieht vor, dass geprüft wird, ob das empfangene Signal einen Fehlerwert oder eine Positionsnummer aufweist. Vorzugsweise wird auch geprüft, ob die Positionsnummer einen gültigen Wert hat und keinen Fehlerwert umfasst oder einen Wert, der außerhalb eines erlaubten Bereichs liegt. Beispielsweise könnten Positionsnummern mit dem Wert Null oder negativen Werten ebenfalls als Fehlerwert interpretiert werden.
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Ein weiterer Schritt sieht vor, dass der Wert der Positionsnummer ausgelesen wird, wenn das Signal eine Positionsnummer, bevorzugt eine gültige Positionsnummer, aufweist. In einem weiteren Schritt wird der Wert der Positionsnummer um eins erhöht. Der um eins erhöhte Wert der Positionsnummer wird verwendet, um eine ID-Nummer zu erzeugen. Vorzugsweise ist der um eins erhöhte Wert der Positionsnummer gleich dem Wert der ID-Nummer. Ein weiterer Schritt sieht das Abspeichern der erzeugten ID-Nummer in einem Speicher vor. Der Speicher kann flüchtig oder nicht-flüchtig sein. Beispielsweise kann der Speicher ein EPROM oder EEPROM umfassen.
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In einem weiteren Schritt wird die ID-Nummer, die in dem Modul in den vorherigen Schritten erzeugt wurde, weitergeleitet, bevorzugt mittels einer Anfrageschnittstelle. Vorzugsweise wird die ID-Nummer als Positionsnummerweitergeleitet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist ein weiterer Schritt umfasst, der das Ausgeben eines Bestätigungssignals mittels der Antwortschnittstelle betrifft. Das Bestätigungssignal wird ausgegeben, sobald die erzeugte ID-Nummer abgespeichert und als neue Positionsnummer dem Nachfolgemodul übermittelt wurde.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist als weiterer Schritt das Abfragen der Anfrageschnittstelle vorgesehen. Ein weiterer Schritt umfasst dann das Empfangen eines Bestätigungssignals, welches den Abschluss der Konfiguration des nachfolgenden Moduls bestätigt.
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Eine ebenfalls bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht als weitere Schritte ein Abfragen der Anfrageschnittstelle vor. Als weiterer Schritt ist bevorzugt ein Prüfen vorgesehen, ob ein Bestätigungssignal oder ein Abschlusssignal an der Anfrageschnittstelle anliegt. Wenn nach einer vorgegebenen Zeitspanne kein Bestätigungssignal oder Abschlusssignal an der Anfrageschnittstelle anliegt, wird ein Abschlusssignal erzeugt und bei Vorliegen des Abschlusssignals wird in einem ebenfalls bevorzugten Schritt das Abschlusssignal ausgegeben, bevorzugt mittels der Antwortschnittstelle. Es wird somit an das Vorgängermodul übermittelt. Ein weiterer bevorzugter Schritt des Verfahrens sieht ein Einschalten eines Betriebsmodus für das Modul vor. Alternativ kann der Schritt des Einschaltens des Betriebsmodus von dem ersten Modul in der Daisy-Chain vorgenommen werden, besonders bevorzugt ausschließlich von diesem Modul. Das Einschalten des Betriebsmodus wird dann jedoch nicht nur für das erste Modul, sondern für alle Module der Daisy-Chain bewirkt, beispielsweise dadurch, dass ein entsprechendes Einschaltsignal oder Betriebsmodus-Signal an alle nachfolgenden Module der Kette weitergereicht wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind die Schritte des Abfragens der Antwortschnittstelle und wenn nach einer vorgegebenen Zeitspanne keines der erwarteten Signale vorliegt oder gar kein Signal vorliegt, der Schritt des Erzeugens einer ID-Nummer mit dem Wert eins vorgesehen. Diese Schritte werden vorzugsweise von dem ersten Modul in der Kette vorgenommen, wenn erkannt wird, dass das Modul die Position eins in der Kette hat, also am Anfang der Kette angeordnet ist.
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Die hier definierten Schritte in dem erfindungsgemäßen Verfahren und in den bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens können auch in anderer Reihenfolge erfolgen. Einzelne Schritte oder mehrere Schritte des Verfahrens können wiederholt oder in Gruppen wiederholt werden. Nicht alle Schritte eines Verfahrens müssen ausgeführt werden. Einzelne Schritte können auch nur von einzelnen Modulen, abhängig von ihrer Position und abhängig von der Reaktion der anderen Module und den Daten und Signalen an ihren Schnittstellen ausgeführt oder übersprungen werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Prinzipskizze des erfindungsgemäßen elektronischen Moduls;
- 2 eine weitere Prinzipskizze des Moduls aus 1;
- 3 eine Daisy-Chain mit vier Modulen gemäß 2;
- 4 ein System mit einer Daisy-Chain und vier Modulen sowie mit einem Controller;
- 5 eine Prinzipskizze mehrerer Leiterplatten mit einem als Laser-Treiber ausgebildeten Modul;
- 6 ein Fahrzeug mit einem System gemäß 5; und
- 7 eine Prinzipskizze des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die 1 und 2 zeigen unterschiedliche Prinzipskizzen eines elektronischen Moduls 10. Das Modul 10 umfasst eine Antwortschnittstelle 12 und eine Anfrageschnittstelle 14, die jeweils zum Verbinden mit einem anderen Modul und zum Empfangen bzw. Ausgeben von Daten und Signalen eingerichtet sind. Eine Verarbeitungseinheit 16 ist zum Ausführen eines Konfigurationsprozesses ausgebildet, bei dem eine eindeutige ID-Nummer für das Modul 10 ermittelt wird. Dazu wird der Wert einer an der Antwortschnittstelle 12 empfangenen Positionsnummer mittels einer Inkrementiereinheit 17 um eins erhöht. Auf diese Weise wird eine ID-Nummerfürdas Modul 10 erzeugt. Die erzeugte ID-Nummer wird in einem Speicher 18 des Moduls 10 abgespeichert und hinterlegt. Der Speicher 18 kann ein flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher sein. Die Inkrementiereinheit 17 kann in der Verarbeitungseinheit 16 integriert sein.
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In 2 ist zu erkennen, dass das Modul 10 die beiden Schnittstellen, Antwortschnittstelle 12 und Anfrageschnittstelle 14, aufweist. Zusätzlich ist ein Triggerport 20 in dem Modul 10 umfasst.
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Die Antwortschnittstelle 12 umfasst mehrere Ports, in der hier gezeigten Ausführungsform insgesamt vier Ports, um mit einem anderen Modul 10 zu kommunizieren. Bevorzugt sind sowohl die Antwortschnittstelle 12 wie auch die Anfrageschnittstelle 14 Serial Peripheral Interfaces (SPI), die bidirektional ausgebildet sind, also sowohl Daten und Signale empfangen als auch senden können.
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Die Antwortschnittstelle 12 umfasst beispielsweise einen Chip Select Port (CSN) zur Auswahl und Ansteuerung des einzelnen Moduls 10, einen MOSI-Port 24 (Multiple Out, Single In), einen MISO-Port 26 (Multiple In, Single Out), sowie einen SCK-Port 28 (Shift Clock). Über diese Ports der Antwortschnittstelle 12 findet eine Kommunikation mit einem Vorgängermodul in einer Kette von Modulen 10 statt.
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Die Anfrageschnittstelle 14 ist korrespondierend ausgebildet und weist die gleichen Ports auf, also ebenfalls einen CSN-Port 22, einen MOSI-Port 24, einen MISO-Port 26 sowie einen SCK-Port 28.
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3 zeigt eine Daisy-Chain 30, die aus vier Modulen 10 gebildet wird. Zu erkennen ist, dass bei den Modulen 10 die Schnittstellen (Antwortschnittstelle 12 und Anfrageschnittstelle 14) mit ihren Ports mit korrespondierenden Ports der benachbarten Module 10 verbunden sind.
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Die Triggerports 20 der einzelnen Module 10 sind an eine gemeinsame Triggerleitung 32 angeschlossen.
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Das erste Modul 10a in der Daisy-Chain 30 besitzt nur einen Nachbarn, nämlich einen Nachfolger, und bekommt somit kein Signal an der Antwortschnittstelle 12. Daher kann es seine Position in der Daisy-Chain 30 eindeutig erkennen. Nachdem dies geschehen ist, setzt das Modul 10a seine eigene ID-Nummer auf eins und speichert diese ab, beispielsweise in dem Speicher 18 oder in einem internen SpeicherderVerarbeitungseinheit 16. Die ID-Nummerwird mittels der Anfrageschnittstelle 14 an das Nachbarmodul 10 übermittelt. Das Nachbarmodul 10b empfängt an seiner Antwortschnittstelle 12, die von dem Erstmodul 10a mittels der Anfrageschnittstelle 14 ausgesendete Positionsnummer. Ist die Positionsnummer keine Fehlernummer, so wird der übermittelte Wert in der Verarbeitungseinheit 16 ausgelesen, um eins erhöht und als eigene ID-Nummer für das Modul 10b abgespeichert. Die ID-Nummer wird als eigene Positionsnummer mittels der Anfrageschnittstelle 14 an das nächste Modul 10c weitergeleitet.
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Das Modul 10b hat nun also als ID-Nummer den Wert zwei. Es ist das zweite Modul in der Daisy-Chain 30.
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Gleiches erfolgt in den Modulen 10c und 10d, die ihre ID-Nummer mit drei bzw. vier setzen und abspeichern und anschließend als Positionsnummer an das Nachfolgermodul weiterleiten.
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Nachdem ein Modul konfiguriert ist, also seine eigene ID-Nummer ermittelt und abgespeichert hat, wird über die Antwortschnittstelle 12 ein Bestätigungssignal an die Anfrageschnittstelle 14 des Vorgängermoduls gesendet. Das Modul 10 C sendet also ein Bestätigungssignal an das Modul 10 B, das Modul 10 B an das Modul 10 A.
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Das letzte Modul 10d in der Daisy-Chain gibt seine ID-Nummer ebenfalls als Positionsnummer an der Anfrageschnittstelle 14 aus. Da das letzte Modul in der Daisy-Chain 30, das Modul 10d, keinen Nachfolger hat, kann es auch kein Bestätigungssignal empfangen. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit, beispielsweise einer Time-Out-Zeit, wird deshalb ein Abschlusssignal erzeugt, da das Modul 10d erkennt, dass es das letzte Modul 10 in der Daisy-Chain 30 ist. Dieses Abschlusssignal wird nun mittels der Antwortschnittstelle 12 an das Vorgängermodul 10c übermittelt und von diesem weitergereicht, bis zum ersten Modul 10a. Damit ist die Initialisierungsprozedur, die das Konfigurieren aller Module 10 in der Daisy-Chain umfasst, abgeschlossen. Die Daisy-Chain mit ihren Modulen 10 kann nun in einen Betriebsmodus wechseln und von einem Controller angesprochen werden, wobei jedes einzelne der Module explizit und gewollt angesprochen werden kann, da jedes der Module über eine eindeutige ID-Nummer verfügt.
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4 zeigt ein System 40, das die Daisy-Chain 30 aus 3 sowie einen Controller 42 umfasst. Der Controller weist ebenfalls korrespondierende Ports auf, nämlich einen SCN-Port 22, einen MOSI-Port 24, einen MISO-Port 26 und einen SCK-Port 28. Die Ports des Controllers 42 sind mit den entsprechenden Ports des ersten Moduls 10 der Daisy-Chain 30 verbunden. Da die Datensignale an der Antwortschnittstelle 12 des ersten Moduls 10 an alle nachfolgenden Module weitergeleitet werden, genau an das nächste Modul, was seinerseits die Daten ebenfalls von der Antwortschnittstelle 12 an die Anfrageschnittstelle 14 weiterleitet, sodass jeweils das Nachfolgemodul die vom Controller 42 ausgesandten Daten erhält, empfängt jedes Modul die Daten und Signale.
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Da jedes der Module 10 über eine eigene ID-Nummer verfügt, können insbesondere über den CSN-Port 22 die jeweiligen Module adressiert werden, sodass beispielsweise Treiberschaltungen der Module initiiert und ausgelöst werden.
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5 zeigt eine Daisy-Chain 30 mit mehreren IC-Bausteinen 50, die mit hier nicht dargestellten Verbindungen jeweils miteinander elektrisch verbunden sind. Die IC-Bausteine 50 umfassen jeweils ein Modul 10 mit einer Antwortschnittstelle 12 und einer Abfrageschnittstelle 14, die jeweils die Ports 22, 24, 26 und 28 umfassen. Der IC-Baustein 50 hat weitere Ports sowohl an der Seite der Antwortschnittstelle 12 wie auch an der Seite der Anfrageschnittstelle 14. Zusätzliche Ports 34 sind am unteren Rand des IC-Bausteins 50 angeordnet.
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Neben dem Modul 10 umfasst der IC-Baustein 50 weiterhin einen Versorgungsbereich 52 (VDD), der zur Spannungsversorgung des IC-Bausteins 50 dient. Ein Massebereich 54 (GND) ist nahe des Versorgungsbereichs 52 angeordnet. Im oberen Bereich des IC-Bausteins 50 ist ein anwendungsspezifischer Bereich, AS-Bereich 56, vorgesehen, der in dem hier gezeigten Fall mehrere Laserdioden 58 umfasst. Der hier gezeigte IC-Baustein 50 ist als Laserlichtquelle ausgebildet. Das Modul 10 des IC-Bausteins 50 ist als Lasertreiber konfiguriert. Weitere Komponenten sind in 5 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
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Die Treiberschaltung des Moduls 10 hat mehrere Lasertreiber. In dem gezeigten Beispiel können insgesamt sechs Laserdioden 58 angesteuert werden, um Lichtimpulse im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich einzeln oder gemeinsam abzugeben. Ein derartiger IC-Baustein 50, der als Laserlichtquelle ausgebildet ist, kann beispielsweise Teil eines Lidar-Systems oder eines Lidar-Sensors sein.
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Wie in 6 zu erkennen, kann ein derartiges Lidar-System in einem Fahrzeug 70 verbaut sein, beispielsweise um die Umgebung des Fahrzeugs zu detektieren, wenn der als Laserlichtquelle ausgebildete IC-Baustein 50 mit entsprechenden Lidar-Empfängern oder Lidas-Systemen 60 und entsprechender Ansteuerbauteilen oder -komponenten kombiniert ist.
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7 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen einer ID-Nummer eines elektronischen Moduls. Vorzugsweise wird das Verfahren mit einem elektronischen Modul verwendet, wie es in 1 gezeigt und oben beschrieben ist, wobei das Modul 10 in einer Daisy-Chain 30 mit anderen Modulen 10 kombiniert und verschaltet sein kann.
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In einem ersten Schritt S10 des Empfangens wird ein Signal empfangen, das eine Positionsnummer umfasst. Vorzugsweise wird das Signal an der Antwortschnittstelle 12 des Moduls 10 empfangen. Die Positionsnummer wird von dem Vorgängermodul 10 übermittelt. In einem weiteren Schritt des Prüfens S12 wird geprüft, ob das empfangene Signal einen Fehlerwert oder eine Positionsnummer aufweist. Ist eine Positionsnummer in dem Signal enthalten, erfolgt das Auslesen des Wertes der Positionsnummer. Dieses Auswerten erfolgt bevorzugt mittels der Verarbeitungseinheit 16 des Moduls 10.
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In einem weiteren Schritt S16 wird der Wert der Positionsnummer um eins erhöht. Dies erfolgt bevorzugt ebenfalls in der Verarbeitungseinheit, besonders bevorzugt mit Hilfe einer Inkrementiereinheit 17. In einem weiteren Schritt S18 wird eine ID-Nummer erzeugt, bevorzugt in der Verarbeitungseinheit 16. Ein weiterer Schritt S20 betrifft das Abspeichern der ID-Nummer in einem Speicher, bevorzugt in dem Speicher 18 des Moduls 10. Dabei kann ein eventuell bereits enthaltener Wert im Speicher überschrieben werden. Der Speicher kann flüchtig oder nicht-flüchtig sein.
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Das Verfahren umfasst einen weiteren Schritt S22, in dem die ID-Nummer weitergeleitet wird, bevorzugt mittels der Anfrageschnittstelle 14 des Moduls 10. Vorzugsweise wird die ID-Nummer als Positionsnummer an das nachfolgende Modul 10 weitergeleitet, in dem bei Empfang der Positionsnummer dann die gleichen Schritte wie in diesem Verfahren durchgeführt werden können.
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Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Klauseln noch einmal beschrieben:
- 1. Elektronisches Modul, das dazu ausgebildet ist, mit anderen Modulen zu einer Daisy-Chain zusammengeschlossen zu werden und eine eindeutige ID-Nummer selbst zu erzeugen, umfassend
einen Speicher (18) zum Abspeichern von der die Position des Moduls (10) in der Kette wiedergebenden ID-Nummer; eine Antwortschnittstelle (12) zum Verbinden mit einem weiteren Modul (10) und zum Empfangen von Daten und Signalen; eine Anfrageschnittstelle (14) zum Verbinden mit einem weiteren Modul (10) und zum Ausgeben von Daten und Signalen; eine Verarbeitungseinheit (16) zum Ausführen eines Konfigurationsprozesses bei dem die ID-Nummer für das Modul (10) in Abhängigkeit von seiner Position in der Daisy-Chain (30) ermittelt und in dem Speicher (18) abgespeichert wird; wobei
das Modul (10) an einer nicht-bekannten Position in der Daisy-Chain (30) angeordnet ist; die Antwortschnittstelle (12) dazu eingerichtet ist, um eine Positionsnummer zu empfangen; die Verarbeitungseinheit (16) die an der Antwortschnittstelle (12) empfangene Positionsnummer in einer Inkrementiereinheit (17) um eins erhöht und so die ID-Nummer für das Modul (10) erzeugt, in dem Speicher (18) abspeichert und die erzeugte ID-Nummer als Positionsnummer mittels der Anfrageschnittstelle (14) ausgibt.
- 2. Elektronisches Modul wie oben beschrieben, wobei die Verarbeitungseinheit (16) eine vorgebebene Zeit auf den Empfang von Daten umfassend eine Positionsnummer wartet und bevorzugt die innerhalb der vorgegebenen Zeit empfangene Positionsnummer für den Konfigurationsprozess verwendet.
- 3. Elektronisches Modul wie oben beschrieben, wobei die Verarbeitungseinheit (16), wenn innerhalb der vorgebebenen Zeit keine Daten an der Antwortschnittstelle (12) empfangen werden, eine eins als ID-Nummer in den Speicher (18) speichert und als Positionsnummer mittels der Anfrageschnittstelle (14) ausgibt.
- 4. Elektronisches Modul wie oben beschrieben, wobei die Schnittstellen (12, 14) bidirektional ausgebildet sind und sowohl Daten empfangen wie senden können.
- 5. Elektronisches Modul wie oben beschrieben, wobei nach dem Abspeichern der ID-Nummer die Verarbeitungseinheit (16) ein Bestätigungssignal erzeugt und mittels der Antwortschnittstelle (12) ausgibt.
- 6. Elektronisches Modul wie oben beschrieben, wobei nach dem Übermitteln der erzeugten ID-Nummer als Positionsnummer der Empfang eines Bestätigungssignals erwartet wird und nach dem Empfang des Bestätigungssignals erkannt wird, dass die Konfiguration des Moduls (10) abgeschlossen ist.
- 7. Elektronisches Modul wie oben beschrieben, wobei die Verarbeitungseinheit (16) dazu ausgebildet ist, um nach dem Übermitteln der Positionsnummer auf den Empfang des Bestätigungssignals zu warten bis eine Time-out-Zeit abgelaufen ist und um beim Fehlen des Bestätigungssignals ein Abschlusssignal zu erzeugen und mittels der Antwortschnittstelle (12) auszugeben.
- 8. Elektronisches Modul wie oben beschrieben, wobei beim Empfang eines Abschlusssignals, bevorzugt mittels der Anfrageschnittstelle (14), das Abschlusssignal weitergeleitet wird, bevorzugt an der Antwortschnittstelle (12) ausgegeben wird.
- 9. Elektronisches Modul wie oben beschrieben, wobei die Verarbeitungseinheit (16) den Konfigurationsprozess beim Einschalten des Moduls (10) startet.
- 10. Elektronisches Modul wie oben beschrieben, wobei vor Beginn des Konfigurationsprozess die ID-Nummer auf einen Fehlerwert, bevorzugt auf den Wert (-1), gesetzt wird und bevorzugt als Positionsnummer mittels der Anfrageschnittstelle (14) ausgegeben wird.
- 11. Elektronisches Modul wie oben beschrieben, wobei beim Empfang einer Positionsnummer mit einem Fehlerwert, bevorzugt mit dem Wert (-1), der Konfigurationsprozess ausgesetzt wird und keine ID-Nummer erzeugt wird.
- 12. Elektronisches Modul wie oben beschrieben, wobei das Modul (10) einen Lasertreiber umfasst, bevorzugt einen Lasertreiber für ein Lidar-System (60).
- 13. Daisy-Chain mit wenigstens zwei elektronischen Modulen (10) wie oben beschrieben, wobei die Anfrageschnittstelle (14) des einen Moduls (10) mit der Antwortschnittstelle (12) des anderen Moduls (10) verbunden ist und Daten zwischen den Modulen (10) übermittelt werden.
- 14. Daisy-Chain wie oben beschrieben, wobei wenigstens drei elektronische Module (10) vorhanden sind, wobei ein Modul (10) an der Antwortschnittstelle (12) und der Anfrageschnittstelle (14) mit je einem anderen Modul (10) verbunden ist.
- 15. System mit einer Daisy-Chain wie oben beschrieben und mit einem Controller (42) zum Steuern der Daisy-Chain und zum Übermitteln von Daten an die Module (10) der Daisy-Chain (30), wobei der Controller (42) mit dem Modul (10) der Daisy-Chain (30) verbunden ist, welches keine Verbindung der Antwortschnittstelle (12) mit einem anderen Modul (10) der Daisy-Chain (30) aufweist.
- 16. Fahrzeug mit einem System wie oben beschrieben.
- 17. Verfahren zum Erzeugen einer ID-Nummer eines elektronischen Moduls (10), bevorzugt wie oben beschrieben, in einer Daisy-Chain (30), bevorzugt einer Daisy-Chain (30) wie oben beschrieben, umfassen die folgenden Schritte:
- - Empfangen eines Signals als Positionsnummer, bevorzugt an einer Antwortschnittstelle (12);
- - Prüfen, ob das Signal einen Fehlerwert oder eine Positionsnummer aufweist;
- - Wenn das Signal eine Positionsnummer aufweist, Auslesen des Wertes der Positionsnummer;
- - Erhöhen des Wertes der Positionsnummer um eins; und
- - Erzeugen einer ID-Nummer;
- - Abspeichern der ID-Nummer in einem Speicher (18);
- - Weiterleiten der ID-Nummer, bevorzugt als Positionsnummer, mittels einer Anfrageschnittstelle (14).
- 18. Verfahren wie oben beschrieben, mit dem weiteren Schritt:
- - Ausgeben eines Bestätigungssignals mittels der Antwortschnittstelle.
- 19. Verfahren wie oben beschrieben, mit den weiteren Schritten:
- - Abfragen der Anfrageschnittstelle (14);
- - Empfangen eines Bestätigungssignals, dass die Konfiguration des nachfolgenden Moduls (10) abgeschlossen ist.
- 20. Verfahren wie oben beschrieben, mit den weiteren Schritten:
- - Abfragen der Anfrageschnittstelle (14);
- - Prüfen, ob ein Bestätigungssignal oder ein Abschlusssignal an der Anfrageschnittstelle (14) anliegt;
- - wenn nach einer vorgegebenen Zeitspanne kein Bestätigungssignal oder Abschlusssignal anliegt, Erzeugen eines Abschlusssignals; und
- - bei Vorliegen des Abschlusssignals, Ausgeben des Abschlusssignals, bevorzugt mittels der Antwortschnittstelle (12); und
- - Einschalten eines Betriebsmodus für das Modul (10).
- 21. Verfahren wie oben beschrieben, mit den weiteren Schritten:
- - Abfragen der Antwortschnittstelle (12);
- - wenn nach einer vorgegebenen Zeitspanne keines der Signale vorliegt, Erzeugen einer ID-Nummer mit dem Wert eins.
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In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Ein Element, eine Einheit, eine Vorrichtung und ein System können teilweise oder vollständig in Hard- und/oder in Software umgesetzt sein. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.
