DE102022131564A1 - Control device for a zone control device, zone control device and method for operating a zone control device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung (21) für ein Zonensteuergerät (20), das einen Systemprozessor (22) zur Steuerung externer Geräte eines Fahrzeugs aufweist, wobei die externen Geräte über eine Vielzahl von ersten Anschlusselementen (35, 35', 35") mit dem Zonensteuergerät (20) verbindbar sind. Die Steuervorrichtung (21) ist als eigenständige, vom Systemprozessor (22) des Zonensteuergeräts (20) verschiedene Steuervorrichtung (21) ausgebildet, wobei die Steuervorrichtung (21) eine erste Steuerschnittstelle (27) aufweist, die mit dem Systemprozessor (22) verbindbar ist, und wobei die Steuervorrichtung (21) dazu ausgebildet ist, vom Systemprozessor (22) gesteuert zu werden, wenn der Systemprozessor (22) mit der Steuerschnittstelle (27) der Steuervorrichtung (21) verbunden ist, und wobei die Steuervorrichtung (21) ausgebildet ist, die ersten Anschlusselemente (35, 35', 35") gemäß den vom Systemprozessor (22) bereitgestellten Steuervorgaben zu steuern.The invention relates to a control device (21) for a zone control device (20) which has a system processor (22) for controlling external devices of a vehicle, wherein the external devices can be connected to the zone control device (20) via a plurality of first connection elements (35, 35', 35"). The control device (21) is designed as an independent control device (21) which is different from the system processor (22) of the zone control device (20), wherein the control device (21) has a first control interface (27) which can be connected to the system processor (22), and wherein the control device (21) is designed to be controlled by the system processor (22) when the system processor (22) is connected to the control interface (27) of the control device (21), and wherein the control device (21) is designed to control the first connection elements (35, 35', 35") according to the control specifications provided by the system processor (22).
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Zonensteuergerät, wobei das Zonensteuergerät einen Systemprozessor zur Steuerung externer Geräte eines Fahrzeugs umfasst, wobei die externen Geräte über eine Vielzahl von ersten Anschlusselementen mit dem Zonensteuergerät verbindbar sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Zonensteuergerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Zonensteuergeräts.The invention relates to a control device for a zone control device, wherein the zone control device comprises a system processor for controlling external devices of a vehicle, wherein the external devices can be connected to the zone control device via a plurality of first connection elements. The invention further relates to a zone control device and a method for operating a zone control device.
Ein Zonensteuergerät steuert typischerweise verschiedene Geräte eines Fahrzeugs, beispielsweise in einem bestimmten Bereich des Fahrzeugs, wie Geräte, die sich in einem vorderen linken Bereich des Fahrzeugs oder in einem vorderen rechten Bereich des Fahrzeugs befinden, und so weiter. Diese Geräte können über eine Vielzahl von ersten Anschlusselementen, die z.B. als Pins ausgebildet sein können, mit dem Zonensteuergerät verbunden werden. Die derzeitige Architektur eines solchen Zonensteuergeräts weist mehrere Limitierungen auf, was es schwierig macht, eine wettbewerbsfähige technische und finanzielle Lösung bereitzustellen. Erstens erfolgt die entwickelte Leistungsarchitektur in der Regel auf einer zusätzlichen Platine, insbesondere einer Leistungs-Anschluss-Platine, und es besteht eine Platinenverbindung zwischen der Leistungs-Anschluss-Platine und der Systemprozessorplatine, auf der sich der Systemprozessor des Zonensteuergeräts befindet. Dies führt zu einer hohen Anzahl von Leitungen, was die Konstruktion des Board-to-Board-Verbinders erschwert und seine Kosten erhöht. Darüber hinaus erschwert die Leitungsführung dieser hohen Anzahl von Leitungen die Ausgestaltung der Systemprozessor-PCB (Printed Circuit Board, gedruckte Leiterplatte) sowie der Leistungs-Anschluss-Platine. Darüber hinaus erschwert die Anzahl der erforderlichen Controller die Auswahl des Systemprozessors, da ein Systemprozessor benötigt wird, der mit allen erforderlichen Schnittstellen kommunizieren kann, was einen größeren Systemprozessor erfordert. Um einige Pins einzusparen, können die Signale über mehrere Leitungen gemultiplext werden, was jedoch in der Regel zu Verzögerungen und Leistungseinbußen bei den Echtzeitsignalen führt. Außerdem erfüllen die Wake-up-Controller gemäß dem derzeitigen Stand der Technik nicht alle erforderlichen Schemata für das Aufwecken des Zonensteuergeräts.A zone control device typically controls various devices of a vehicle, for example in a specific area of the vehicle, such as devices located in a front left area of the vehicle or in a front right area of the vehicle, and so on. These devices can be connected to the zone control device via a plurality of first connection elements, which can be designed as pins, for example. The current architecture of such a zone control device has several limitations, which makes it difficult to provide a competitive technical and financial solution. First, the developed power architecture is usually carried out on an additional board, in particular a power connection board, and there is a board connection between the power connection board and the system processor board on which the system processor of the zone control device is located. This leads to a high number of lines, which complicates the design of the board-to-board connector and increases its cost. In addition, the routing of this high number of lines complicates the design of the system processor PCB (Printed Circuit Board) as well as the power connection board. In addition, the number of controllers required complicates the selection of the system processor, as a system processor capable of communicating with all the required interfaces is required, which requires a larger system processor. To save some pins, the signals can be multiplexed over several lines, but this usually results in delays and performance degradation of the real-time signals. In addition, the wake-up controllers according to the current state of the art do not meet all the required schemes for waking up the zone controller.
Die
Dies vereinfacht jedoch nicht die Konstruktion eines Zonensteuergeräts als solches.However, this does not simplify the design of a zone controller as such.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung, eine Zonensteuergerät und ein Verfahren bereitzustellen, die eine kostengünstigere Implementierung eines Zonensteuergeräts ermöglichen.It is an object of the present invention to provide a control device, a zone controller and a method that enable a more cost-effective implementation of a zone controller.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuervorrichtung, ein Zonensteuergerät und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.This object is achieved by a control device, a zone control device and a method having the features according to the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the drawings.
Erfindungsgemäß ist eine Steuervorrichtung für ein Zonensteuergerät vorgesehen, wobei das Zonensteuergerät einen Systemprozessor zur Steuerung externer Geräte eines Fahrzeugs aufweist, wobei die externen Geräte über eine Vielzahl von ersten Anschlusselementen mit dem Zonensteuergerät verbindbar sind. Dabei ist die Steuervorrichtung als eigenständige, vom Systemprozessor des Zonensteuergeräts verschiedene Steuervorrichtung ausgebildet und die Steuervorrichtung weist eine erste Steuerschnittstelle auf, die mit dem Systemprozessor verbindbar ist. Darüber hinaus ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, von dem Systemprozessor gesteuert zu werden, wenn der Systemprozessor an die Steuerschnittstelle der Steuervorrichtung angeschlossen ist, und die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, die ersten Anschlusselemente gemäß den von dem Systemprozessor bereitgestellten Steuervorgaben zu steuern.According to the invention, a control device for a zone control device is provided, wherein the zone control device has a system processor for controlling external devices of a vehicle, wherein the external devices can be connected to the zone control device via a plurality of first connection elements. The control device is designed as an independent device, controlled by the system processor of the zone control device and the control device has a first control interface that can be connected to the system processor. In addition, the control device is designed to be controlled by the system processor when the system processor is connected to the control interface of the control device, and the control device is designed to control the first connection elements according to the control specifications provided by the system processor.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die vielen Pins oder allgemein die vielen ersten Anschlusselemente durch sehr einfache Steuerkreise gesteuert werden können. Dies erlaubt es, diese Steuerkreise auf einem externen Gerät, nämlich der Steuervorrichtung, zu implementieren, das sich außerhalb des eigentlichen Systemprozessors des Zonensteuergeräts befindet. Die Steuervorrichtung selbst kann sehr einfach gestaltet und dadurch sehr kostengünstig konfiguriert werden. Üblicherweise erfordert die Kommunikation zwischen dem Systemprozessor und den ersten Anschlusselementen eine erhebliche Anzahl von Steckverbindern, was das Hardwaredesign und insbesondere das Design des Systemprozessors sehr teuer macht. Dies kann nun vorteilhafterweise vermieden werden, da der Systemprozessor, der der eigentliche Hauptprozessor des Zonensteuergeräts ist, selbst nicht mehr so viele Anschlusselemente bereitstellen muss. Der Systemprozessor kann über sehr wenige Verbindungsleitungen an die Steuervorrichtung angeschlossen werden. Der Aufbau des Systemprozessors kann enorm vereinfacht und die Kosten für den Systemprozessor und das Zonensteuergerät als Ganzes enorm reduziert werden. So kann mit der Steuervorrichtung, die auch als Fernsignalsteuervorrichtung bezeichnet werden kann, ein eigenständiger Controller bereitgestellt werden, beispielsweise in Form eines eigenständigen programmierbaren FPGA(Field Programmable Gate Array)-Controller oder ASIC(Application Specific Integrated Circuit, anwendungsspezifische integrierte Schaltung)-Controller. Diese Steuervorrichtung kann zusätzlich, wie später beschrieben, die Anzahl der benötigten digitalen und analogen Signale entsprechend einer gespeicherten Konfiguration erweitern. Diese Lösung hat den Vorteil, dass sie das Design der gesamten PCB-Auslegung der Leiterplatte, auf der sich der Systemprozessor befindet, vereinfacht und die Anzahl der Board-zu-Board-Anschlusspins, insbesondere der Board-zu-Board-Anschlusselemente, und insbesondere die Anzahl der vom Systemprozessor bereitzustellenden Anschlusselemente reduziert. Außerdem werden die erforderlichen Kosten für den Systemprozessor reduziert, indem die zu erwartende Anzahl von Eingangspins oder allgemein von Anschlusselementen verringert wird. Außerdem werden die zusätzlichen Kosten für die Verwendung zusätzlicher integrierter Schaltkreise zur Verarbeitung von Wake-up-Signalen reduziert, wie später noch erläutert wird. Darüber hinaus ist die Lösung, insbesondere die Steuervorrichtung, konfigurierbar und kann an spezifische Bedürfnisse angepasst werden, so dass sie hinsichtlich Kosten und PCB-Größe optimiert werden kann.The invention is based on the realization that the many pins or generally the many first connection elements can be controlled by very simple control circuits. This allows these control circuits to be implemented on an external device, namely the control device, which is located outside the actual system processor of the zone control device. The control device itself can be designed very simply and thus configured very inexpensively. Usually, the communication between the system processor and the first connection elements requires a considerable number of connectors, which makes the hardware design and in particular the design of the system processor very expensive. This can now advantageously be avoided because the system processor, which is the actual main processor of the zone control device, no longer has to provide so many connection elements itself. The system processor can be connected to the control device via very few connecting lines. The structure of the system processor can be enormously simplified and the costs for the system processor and the zone control device as a whole can be enormously reduced. Thus, the control device, which may also be referred to as a remote signal control device, may provide a stand-alone controller, for example in the form of a stand-alone programmable FPGA (Field Programmable Gate Array) controller or ASIC (Application Specific Integrated Circuit) controller. This control device may additionally, as described later, extend the number of required digital and analog signals according to a stored configuration. This solution has the advantage of simplifying the design of the entire PCB layout of the circuit board on which the system processor is located and reducing the number of board-to-board connection pins, in particular board-to-board connection elements, and in particular the number of connection elements to be provided by the system processor. In addition, the required costs for the system processor are reduced by reducing the expected number of input pins or connection elements in general. In addition, the additional costs for using additional integrated circuits for processing wake-up signals are reduced, as will be explained later. Furthermore, the solution, especially the control device, is configurable and can be adapted to specific needs, so that it can be optimized in terms of cost and PCB size.
Der Systemprozessor des Zonensteuergeräts ist der Hauptprozessor des Zonensteuergeräts, der dazu ausgelegt ist, über die Steuervorrichtung die externen Geräte, die an das Zonensteuergerät angeschlossen sind, zu steuern. So kann der Systemprozessor über die erste Steuerungsschnittstelle Steuervorgaben an der Steuervorrichtung bereitstellen, und die Steuervorrichtung kann die externen Geräte entsprechend steuern. Weiterhin ist die Kommunikation zwischen dem Systemprozessor und der Steuervorrichtung sowie zwischen dem Zonensteuergerät insgesamt und den externen Geräten vorzugsweise in Form einer drahtgebundenen Kommunikation vorgesehen. Die Steuervorrichtung als eigenständige Steuervorrichtung ist in dem Sinne zu verstehen, dass die Steuervorrichtung eine separate physische Einrichtung ist, nämlich separat vom Systemprozessor. Der Systemprozessor und die Steuervorrichtung können jedoch beide auf derselben PCB angeordnet sein. Optional kann die Steuervorrichtung auch auf einer separaten PCB angeordnet sein, die über einen Board-zu-Board-Verbinder mit der PCB des Systemprozessors verbunden werden kann. Die Steuervorrichtung kann zum Beispiel auch Teil der oben erwähnten Leistungs-Anschluss-Platine sein.The system processor of the zone control device is the main processor of the zone control device, which is designed to control the external devices connected to the zone control device via the control device. The system processor can thus provide control specifications to the control device via the first control interface, and the control device can control the external devices accordingly. Furthermore, the communication between the system processor and the control device and between the zone control device as a whole and the external devices is preferably provided in the form of wired communication. The control device as a stand-alone control device is to be understood in the sense that the control device is a separate physical device, namely separate from the system processor. However, the system processor and the control device can both be arranged on the same PCB. Optionally, the control device can also be arranged on a separate PCB, which can be connected to the PCB of the system processor via a board-to-board connector. The control device can also be part of the power connection board mentioned above, for example.
Die ersten Anschlusselemente können als Pins ausgebildet sein oder solche umfassen. Die Steuervorrichtung umfasst die erste Steuerschnittstelle, die zum Anschließen an den Systemprozessor vorgesehen ist. Ist der Systemprozessor über diese erste Steuerschnittstelle mit der Steuervorrichtung verbunden, kann die Steuervorrichtung die vom Systemprozessor bereitgestellten Steuervorgaben empfangen, gemäß welchen die Steuervorrichtung die ersten Anschlusselemente und insbesondere die daran angeschlossenen externen Geräte steuert, z.B. wenn die Steuervorrichtung bestimmungsgemäß angeordnet ist, angeschlossen ist und betrieben wird.The first connection elements can be designed as pins or can comprise such. The control device comprises the first control interface, which is provided for connection to the system processor. If the system processor is connected to the control device via this first control interface, the control device can receive the control specifications provided by the system processor, according to which the control device controls the first connection elements and in particular the external devices connected to them, e.g. when the control device is arranged, connected and operated as intended.
Die erste Schnittstelle kann ebenso wie andere Elemente, Schnittstellen, Controller, Einheiten und Module der Steuervorrichtung und/oder des Zonensteuergeräts, die weiterhin im Rahmen weiterer Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden, im Allgemeinen in Form von Software und/oder Hardware bereitgestellt sein.The first interface, as well as other elements, interfaces, controllers, units and modules of the control device and/or the zone controller, which are further described in further embodiments of the invention, may generally be provided in the form of software and/or hardware.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung die ersten Anschlusselemente, insbesondere erste Pins, und/oder mehrere zweite Anschlusselemente, insbesondere zweite Pins, die an die ersten Anschlusselemente anschließbar oder angeschlossen sind. Die ersten Anschlusselemente, insbesondere eines oder mehrere der ersten Anschlusselemente, können auch Teil der oben erwähnten Leistungs-Anschluss-Platine sein. Die Leistungs-Anschluss-Platine kann die mehreren ersten Anschlusselemente bereitstellen, über die externe Geräte des zu steuernden Fahrzeugs mit dem Zonensteuergerät verbunden werden können. Die Leistungs-Anschluss-Platine kann darüber hinaus auch intelligente Sicherungen bereitstellen, insbesondere mehrere intelligente Sicherungen, denen unterschiedliche Maximalströme zugeordnet sind. Die Steuervorrichtung kann Teil der Leistungs-Anschluss-Platine sein oder sich auf derselben Leiterplatte befinden wie die Komponenten dieser Leistungs-Anschluss-Platine. Die Verbindungen zwischen den ersten Pins und der Steuervorrichtung können in Form von fest verdrahteten Verbindungen bereitgestellt sein. Andernfalls kann die Steuervorrichtung auch auf einer separaten Leiterplatte angeordnet sein, und die Steuervorrichtung kann zweite Anschlusselemente umfassen, die mit den ersten Anschlusselementen der Leistungs-Anschluss-Platine verbunden sind. Diese Verbindung kann z. B. in Form eines Board-zu-Board-Verbinders bereitgestellt sein. Einige der ersten Anschlusselemente, an die externe Geräte angeschlossen werden können, können auch Teil der Steuervorrichtung selbst sein und gehören nicht zur Leistungs-Anschluss-Platine.According to a further embodiment of the invention, the control device comprises the first connection elements, in particular first pins, and/or a plurality of second connection elements, in particular second pins, which can be connected or are connected to the first connection elements. The first connection elements, in particular one or more of the first connection elements, can also be part of the above-mentioned power connection board. The power connection board can provide the plurality of first connection elements via which external devices of the vehicle to be controlled can be connected to the zone control device. The power connection board can also provide intelligent fuses, in particular a plurality of intelligent fuses to which different maximum currents are assigned. The control device can be part of the power connection board or can be located on the same circuit board as the components of this power connection board. The connections between the first pins and the control device can be provided in the form of hard-wired connections. Otherwise, the control device can also be arranged on a separate circuit board, and the control device can comprise second connection elements which are connected to the first connection elements of the power connection board. This connection can e.g. B. be provided in the form of a board-to-board connector. Some of the first connection elements to which external devices can be connected may also be part of the control device itself and not belong to the power connection board.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine erste Gruppe der ersten und/oder zweiten Anschlusselemente als gemultiplexte Anschlusselemente ausgebildet und die Steuervorrichtung umfasst einen Pin-Multiplexer und mehrere erste Schnittstellenmodule, insbesondere einen digitalen Eingangsport-Controller, einen digitalen Ausgangsport-Controller und einen Analog-Digital-Wandler (ADC), wobei der Pin-Multiplexer dazu ausgebildet ist, jedes der gemultiplexten Anschlusselemente einem der mehreren ersten Schnittstellenmodule zuzuordnen.According to a further advantageous embodiment of the invention, a first group of the first and/or second connection elements is designed as multiplexed connection elements and the control device comprises a pin multiplexer and a plurality of first interface modules, in particular a digital input port controller, a digital output port controller and an analog-to-digital converter (ADC), wherein the pin multiplexer is designed to assign each of the multiplexed connection elements to one of the plurality of first interface modules.
Die Multiplex-Anschlusselemente können z. B. als Multiplex-Anschlusspins ausgebildet sein. Diese gemultiplexten Pins können auch als gemultiplexte Portpins bezeichnet werden. Diese Multiplex-Anschlusspins können es ermöglichen, den Pin oder allgemein das Anschlusselement als digitalen Eingang (DIN), digitalen Ausgang (DOUT) oder ADC zu multiplexen. Vorzugsweise unterstützt das System 172, 256 und 320 Pins. Der Pin-Multiplexer kann auch als Signalmultiplexer bezeichnet werden und ist dazu ausgelegt, die verschiedenen digitalen Eingangs-Pins, d.h. die Pins, die dem digitalen Eingangsport-Controller zugeordnet sind, die digitalen Ausgangs-Pins, d.h. die Pins, die dem digitalen Ausgangsport-Controller zugeordnet sind, und die ADC-Pins, d.h. die Pins, die dem ADC zugeordnet sind, einem oder mehreren der ersten und/oder zweiten Anschlusselemente der ersten Gruppe zuzuornen, die in Form von entsprechenden Port-Pins bereitgestellt sein können. Dieser Multiplexer kann direkt von einem Port-Multiplexing-Konfigurations-ROM (Read Only Memory, Festwertspeicher) gesteuert werden. Die Verwendung eines solchen Multiplexers hat den großen Vorteil, dass insgesamt die Anzahl der benötigten Pins bzw. im Allgemeinen der benötigten Anschlusselemente reduziert werden kann. Darüber hinaus sind deutlich mehr Flexibilität und Möglichkeiten bereitgestellt, die die Steuervorrichtung an verschiedene Situationen oder Anwendungen anzupassen.The multiplex connection elements can be designed, for example, as multiplex connection pins. These multiplexed pins can also be referred to as multiplexed port pins. These multiplex connection pins can make it possible to multiplex the pin or generally the connection element as a digital input (DIN), digital output (DOUT) or ADC. Preferably, the system supports 172, 256 and 320 pins. The pin multiplexer can also be referred to as a signal multiplexer and is designed to assign the various digital input pins, i.e. the pins assigned to the digital input port controller, the digital output pins, i.e. the pins assigned to the digital output port controller, and the ADC pins, i.e. the pins assigned to the ADC, to one or more of the first and/or second connection elements of the first group, which can be provided in the form of corresponding port pins. This multiplexer can be controlled directly by a port multiplexing configuration ROM (Read Only Memory). The use of such a multiplexer has the great advantage that the total number of pins required or, in general, the number of connection elements required can be reduced. In addition, significantly more flexibility and options are provided to adapt the control device to different situations or applications.
Der digitale Eingangsport-Controller kann so ausgebildet sein, dass er bis zu 128 digitale Eingänge steuern kann, Interrupt-Leveling und Flankenerkennung unterstützt, sowie einen Frequenzeingang und einen PWM(Pulsweitenmodulation)-Eingang und schnelle Signalwechsel unterstützt. Die Steuerung des digitalen Ausgangsports kann vorzugsweise so ausgebildet sein, dass sie bis zu 128 digitale Ausgänge, einen Frequenzausgang und einen PWM-Ausgang sowie schnelle Signalwechsel steuern kann. Der Analog-Digital-Wandler kann so ausgebildet sein, dass er bis zu 128 Analogeingänge steuern kann, unterstützt vorzugsweise bis zu 16-Bit-Delta-Sigma-ADC mit schneller Verarbeitung und Gruppenabtastung.The digital input port controller may be configured to control up to 128 digital inputs, support interrupt leveling and edge detection, support a frequency input and a PWM (pulse width modulation) input and fast signal changes. The digital output port controller may preferably be configured to control up to 128 digital outputs, a frequency output and a PWM output and fast signal changes. The analog-to-digital converter may be configured to control up to 128 analog inputs, support up to 16-bit delta-sigma ADC with fast processing and group sampling.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung einen ersten Speicher, insbesondere einen Ports-Multiplexing- und Konfigurations-ROM, wobei in dem ersten Speicher eine Port-Multiplexing-Konfiguration speicherbar bzw. gespeichert ist und der Pin-Multiplexer dazu ausgelegt ist, eines oder mehrere der gemultiplexten Anschlusselemente den ersten Schnittstellenmodulen gemäß der gespeicherten Port-Multiplexing-Konfiguration zuzuordnen. Das Ports-Multiplexing- und Konfigurations-ROM enthält somit die Konfigurationen des Signalmultiplexers, d.h. des Pin-Multiplexers. Vorteilhafterweise können die Konfigurationen für das Ports-Multiplexing- und Konfigurations-ROM an die jeweilige Situation bzw. Anwendung angepasst werden. So kann die Anzahl der benötigten digitalen und analogen Signale entsprechend der gespeicherten Konfiguration vorteilhaft erweitert werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the control device comprises a first memory, in particular a port multiplexing and configuration ROM, wherein a port multiplexing configuration can be stored or is stored in the first memory and the pin multiplexer is designed to assign one or more of the multiplexed connection elements to the first interface modules according to the stored port multiplexing configuration. The port multiplexing and configuration ROM thus contains the configurations of the signal multiplexer, i.e. the pin multiplexer. The configurations for the port multiplexing and configuration ROM can advantageously be adapted to the respective situation or application. In this way, the number of digital and analog signals required can advantageously be expanded according to the stored configuration.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine zweite Gruppe der ersten und/oder zweiten Anschlusselemente durch dedizierte SPI (Serial Peripheral Interface)-Ports zur Steuerung von SPI-Geräten bereitgestellt, die an die SPI-Ports anschließbar sind, wobei die Steuervorrichtung ein zweites Schnittstellenmodul in Form eines SPI-Steuermoduls umfasst, das an die SPI-Ports angeschlossen ist oder die SPI-Ports umfasst und das einen oder mehrere SPI-Controller umfasst. Somit kann die Steuervorrichtung vorteilhafterweise auch dedizierte SPI-Ports aufweisen, die an externe SPI-Geräten angeschlossen werden können und zur Steuerung dieser externen SPI-Geräte verwendet werden können. Dabei kann sich jeder Port aus mehreren Steuerleitungen zusammensetzen, insbesondere eine für SDO (serial data out, seriellen Datenausgang), eine für SDI (serial data in, seriellen Dateneingang), eine für SCLK (serial clock, serielle Clock) und eine oder mehrere, vorzugsweise bis zu acht für CS (chip select) und optional einer oder mehreren, vorzugsweise bis zu vier für WP (write protect). Insbesondere beträgt die Geschwindigkeit der SPI-Leitungen bis zu 60 Mbit/s. Das SPI-Steuermodul umfasst vorzugsweise mehrere SPI-Controller, insbesondere SPI-Master-Controller. Beispielsweise kann das SPI-Kontrollmodul bis zu 16 Controller umfassen. Jeder Controller kann ein BUS-Master für bis zu acht Slaves sein. Jeder Slave kann über einen eigenen Chip-Select-Pin gesteuert werden. Der Controller kann so ausgebildet sein, dass seine maximale Geschwindigkeit bis zu 60 Mbit/s beträgt.According to a further advantageous embodiment of the invention, a second group of the first and/or second connection elements is connected by dedicated SPI (Serial Peripheral Interface) ports for Control of SPI devices that can be connected to the SPI ports is provided, wherein the control device comprises a second interface module in the form of an SPI control module that is connected to the SPI ports or comprises the SPI ports and that comprises one or more SPI controllers. Thus, the control device can advantageously also have dedicated SPI ports that can be connected to external SPI devices and can be used to control these external SPI devices. Each port can be made up of several control lines, in particular one for SDO (serial data out), one for SDI (serial data in), one for SCLK (serial clock) and one or more, preferably up to eight, for CS (chip select) and optionally one or more, preferably up to four, for WP (write protect). In particular, the speed of the SPI lines is up to 60 Mbit/s. The SPI control module preferably comprises several SPI controllers, in particular SPI master controllers. For example, the SPI control module can include up to 16 controllers. Each controller can be a BUS master for up to eight slaves. Each slave can be controlled via its own chip select pin. The controller can be designed so that its maximum speed is up to 60 Mbit/s.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung einen ersten Wake-up-Port, der mit dem Systemprozessor verbindbar ist, wobei die Steuervorrichtung ein erstes Modul, insbesondere ein Modul für eine programmierbare Eingabe mit Wake-up-Funktion, umfasst, wobei das erste Modul so konfiguriert ist, dass es ein Wake-up-Signal an dem Wake-up-Port bereitstellt, um den Systemprozessor in Abhängigkeit von einem Signal aufzuwecken, das von einem der ersten und/oder zweiten Anschlusselemente der ersten Gruppe empfangen wurde, beispielsweise über den digitalen Eingangscontroller.According to a further advantageous embodiment of the invention, the control device comprises a first wake-up port connectable to the system processor, wherein the control device comprises a first module, in particular a module for a programmable input with wake-up function, wherein the first module is configured to provide a wake-up signal at the wake-up port in order to wake up the system processor in dependence on a signal received from one of the first and/or second connection elements of the first group, for example via the digital input controller.
Mit Hilfe des Wake-up-Ports können Wake-up-Signale an den Systemprozessor gesendet werden, wenn der Systemprozessor mit dem Wake-up-Port verbunden ist, was je nach Verwendungszweck der Steuervorrichtung der Fall ist. Das erste Modul ist in der Lage, Eingaben von mindestens einem der ersten Schnittstellenmodule zu lesen, z. B. von dem digitalen Eingang, der von dem digitalen Eingangsport-Controller empfangen wird, und Eingaben von dem ADC. Im Allgemeinen muss das erste Modul nicht nur dazu verwendet werden, eine Wake-up-Funktionalität zu implementieren, sondern auch, um empfangene Eingaben über die Steuerschnittstelle der Steuervorrichtung an den Systemprozessor zurückzusenden. Vorteilhafterweise kann das erste Modul Wake-up-Ereignisse von den verschiedenen Eingängen verarbeiten und den Wake-up-Port entsprechend auslösen. Im Allgemeinen kann das erste Modul dazu ausgelegt sein, digitale Signale, Frequenzeingänge, PWM-Eingänge und ADC-Werte zu lesen. Somit kann vorteilhafterweise auch die Steuervorrichtung mit einer Wake-up-Funktionalität ausgestattet werden. Folglich kann der Controller, nämlich die Steuervorrichtung, das Zonensteuergerät, insbesondere den Systemprozessor, für die Wake-up-Quellen aufwecken.By means of the wake-up port, wake-up signals can be sent to the system processor if the system processor is connected to the wake-up port, which is the case depending on the intended use of the control device. The first module is able to read inputs from at least one of the first interface modules, e.g. from the digital input received from the digital input port controller and inputs from the ADC. In general, the first module must not only be used to implement a wake-up functionality, but also to send received inputs back to the system processor via the control interface of the control device. Advantageously, the first module can process wake-up events from the various inputs and trigger the wake-up port accordingly. In general, the first module can be designed to read digital signals, frequency inputs, PWM inputs and ADC values. Thus, advantageously, the control device can also be equipped with a wake-up functionality. Consequently, the controller, namely the control device, can wake up the zone control device, in particular the system processor, for the wake-up sources.
Insbesondere kann die Implementierung des ersten Moduls, nämlich des Moduls für programmierbare Eingänge mit Wake-up-Funktion, das im Folgenden auch Einheit genannt wird, wie folgt aussehen: Die Einheit ist an digitale Eingänge (DIN) und analoge Eingänge (vom ADC) angeschlossen. Der programmierbare Eingang mit Wake-up-Funktion ermöglicht die Programmierung jedes Eingangs, um zu erkennen, ob der Eingang so angeschlossen ist, dass er
- - aktiv low bei offenem Stromkreis,
- - aktiv high bei offenem Stromkreis
ist.In particular, the implementation of the first module, namely the module for programmable inputs with wake-up function, also called unit, can be as follows: The unit is connected to digital inputs (DIN) and analog inputs (from ADC). The programmable input with wake-up function allows programming each input to detect if the input is connected to
- - active low when circuit is open,
- - active high when circuit is open
is.
Das bedeutet, dass für jeden Eingang oder Eingangspin festgelegt werden kann, ob er im Falle eines offenen Stromkreises aktiv low oder aktiv high ist. So kann das programmierbare Eingangsmodul mit Wake-up-Funktion erkennen, ob der entsprechende Eingang angeschlossen ist oder nicht. Bei digitalen Eingängen kann für jeden Eingang einzeln programmiert werden,
- - Eingangspegeländerungen,
- - fallende und steigende Flanken,
- - Eingangssignalfrequenz in PWM,
- - einen logischen Pegel des Stromeingangs im eingeschwungenen Zustand zu erkennen.
- - Input level changes,
- - falling and rising edges,
- - Input signal frequency in PWM,
- - to detect a logic level of the current input in the steady state.
Bei Analogeingängen kann außerdem für jeden Eingang einzeln programmiert werden,
- - Eingangspegeländerungen,
- - Eine Eingangssignalfrequenz und PWM,
- - den stationären analogen Pegel des Stromeingangs im digitalen Format,
- - einen offenen und geschlossenen Schaltkreis zu erkennen.
- - Input level changes,
- - An input signal frequency and PWM,
- - the stationary analog level of the current input in digital format,
- - to detect an open and closed circuit.
Für die analogen und digitalen Eingänge zusammen kann die Einheit, d. h. das erste Modul, diese in bis zu 16 Gruppen zusammenfassen, wobei jede Gruppe eine Wake-up-Quelle bereitstellen kann. Die Wake-up-Quelle wird aktiviert, wenn eine der folgenden Bedingungen zur Aktivierung programmiert ist:
- - Änderung des Pegels des digitalen Eingangs,
- - Änderung der Flanke am digitalen Eingang,
- - Änderung des Pegels des Analogeingangs.
- - Changing the level of the digital input,
- - Change of edge at the digital input,
- - Change the level of the analog input.
Somit kann eine Wake-up-Funktionalität einfach implementiert werden.This makes it easy to implement a wake-up functionality.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung ein zweites Modul zur Beschleunigung der sicherheitskritischen Echtzeit-Signalverarbeitung und einen zweiten Speicher, insbesondere einen Konfigurations-ROM, der dem zweiten Modul zugeordnet ist, wobei das zweite Modul mit den ersten Schnittstellenmodulen und dem SPI-Steuermodul verbunden ist und so ausgebildet ist, bestimmte Aktionen mit Signalen gemäß einer im zweiten Speicher gespeicherten Konfiguration auszuführen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the control device comprises a second module for accelerating the safety-critical real-time signal processing and a second memory, in particular a configuration ROM, which is assigned to the second module, wherein the second module is connected to the first interface modules and the SPI control module and is designed to carry out certain actions with signals according to a configuration stored in the second memory.
Vorteilhafterweise kann der sicherheitskritische Echtzeit-Signalverarbeitungs-Beschleuniger mehrere verschiedene Verarbeitungen wie Signalabtastungs-Zustandsmaschine, Signalaktualisierungs-Zustandsmaschine und Signalüberwachungs-Zustandsmaschine auf der Grundlage der im Konfigurations-ROM oder allgemein im zweiten Speicher gespeicherten Informationen implementieren. Das Ziel dieses Beschleunigers, d.h. des zweiten Moduls, ist es, die schnellen Anwendungen zu verarbeiten, die nicht verzögert werden können, bis sie an den Systemprozessor übermittelt werden können, um eine Entscheidung darüber zu treffen. Der Beschleuniger, d.h. das zweite Modul, kann an die digitalen Eingänge, digitalen Ausgänge, ADC und SPI angeschlossen werden. Mit anderen Worten kann er mit einem oder mehreren der oben genannten ersten Schnittstellenmodule und/oder dem SPI-Steuermodul verbunden werden. Er kann auch dazu ausgebildet sein, Entscheidungen auf der Grundlage komplexer Beziehungen zwischen verschiedenen Arten von Pins zu treffen.Advantageously, the safety-critical real-time signal processing accelerator may implement several different processings such as signal sampling state machine, signal updating state machine and signal monitoring state machine based on the information stored in the configuration ROM or generally in the second memory. The goal of this accelerator, i.e. the second module, is to process the fast applications that cannot be delayed until they can be transmitted to the system processor to make a decision about them. The accelerator, i.e. the second module, may be connected to the digital inputs, digital outputs, ADC and SPI. In other words, it may be connected to one or more of the above-mentioned first interface modules and/or the SPI control module. It may also be designed to make decisions based on complex relationships between different types of pins.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung ein drittes Modul für eine verriegelten Ausgabe, das dazu ausgelegt ist, ein Ausgangssignal an eines der ersten Schnittstellenmodule, insbesondere an dem digitalen Ausgangs-Controller, in Abhängigkeit von einem von der ersten Steuerschnittstelle empfangenen Steuersignal bereitzustellen. Alternativ kann das dritte Modul für die verriegelte Ausgabe auch mit einer PWM-Unterstützung ausgestattet sein. Dieses dritte Modul kann digitale Ausgänge auf der Grundlage von Daten erzeugen, die von der ersten Steuerschnittstelle, insbesondere vom SPI-Protokoll, kommen. Bei bestimmten vorkonfigurierten Schnittstellen sind einige Ausgaben verriegelt, um sicherzustellen, dass dieser Ausgang bei einem Stromausfall oder einem System-Reset erhalten bleibt. Auch im Falle von Sicherheitsproblemen wird der Ausgang auf bestimmte Werte zurückgesetzt.According to a further advantageous embodiment of the invention, the control device comprises a third module for a locked output, which is designed to provide an output signal to one of the first interface modules, in particular to the digital output controller, depending on a control signal received from the first control interface. Alternatively, the third module for the locked output can also be equipped with PWM support. This third module can generate digital outputs based on data coming from the first control interface, in particular from the SPI protocol. In certain pre-configured interfaces, some outputs are locked to ensure that this output is maintained in the event of a power failure or a system reset. Also in the event of security problems, the output is reset to certain values.
Insbesondere kann die Implementierung dieses dritten Moduls für die verriegelte Ausgabe mit PWM-Unterstützung wie folgt aussehen: Die Einheit, d. h. das dritte Modul, kann an die digitalen Ausgänge angeschlossen werden, insbesondere an den Controller des digitalen Ausgangsports. Die verriegelte Ausgabe mit dem PWM-Unterstützungsmodul implementiert die folgenden Funktionen für jeden angeschlossenen Ausgang:
- - Erzeugen der gewünschten logischen Ausgabe,
- - Erzeugen der erforderlichen PWM und falls nötig einer Frequenzmodulation,
- - Verriegelung der Ausgabe, wenn die Ausgabe so programmiert ist, dass sie ihren letzten sicheren Zustand beibehält,
- - Erzeugen einer ausfallsicheren Ausgabe, falls die Ausgabe einen bestimmten sicheren Zustand hat.
- - Generate the desired logical output,
- - Generate the required PWM and if necessary frequency modulation,
- - Output locking if the output is programmed to maintain its last safe state,
- - Generate a fail-safe output if the output has a certain safe state.
Diese beschriebenen Ausgaben können an einem oder mehreren der oben genannten Anschlusselemente, insbesondere ersten und/oder zweiten Anschlusselementen der ersten Gruppe, bereitgestellt werden.These described outputs can be provided at one or more of the above-mentioned connection elements, in particular first and/or second connection elements of the first group.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung ein viertes Modul zur Sicherheitsüberwachung, das dazu ausgebildet ist, um festzustellen, ob sich ein oder mehrere Module der Steuervorrichtung, insbesondere die ersten Schnittstellenmodule, das SPI-Steuermodul, das erste Modul, das zweite Modul und das dritte Modul, in einem sicheren Zustand befinden oder nicht, und einen Sicherheitsstatus an einen Sicherheitsstatus-Port der Steuervorrichtung zu melden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the control device comprises a fourth module for safety monitoring, which is designed to determine whether one or more modules of the control device, in particular the first interface modules, the SPI control module, the first module, the second module and the third module, are in a safe state or not, and to report a safety status to a safety status port of the control device.
Vorteilhafterweise kann eine Fehlfunktion eines oder mehrerer der vorgenannten Module erkannt und gemeldet werden. Dieses Sicherheitsüberwachungsmodul kann somit den Zustand jeder Unter-Vorrichtung innerhalb der Steuervorrichtung, nämlich des Fernsteuerungsprozessors, überwachen und sicherstellen, dass es sich in einem sicheren Zustand befindet. Befindet sich eines der Unter-Vorrichtungen nicht in einem sicheren Zustand, setzt es beispielsweise die gesamte Vorrichtung, d. h. die gesamte Steuervorrichtung, oder nur diese spezifische Unter-Vorrichtung zurück. Außerdem sendet es den Sicherheitsstatus über einen Sicherheitsstatus-Port. Eine Vorrichtung, die an den Sicherheitsstatus-Port angeschlossen ist, z. B. der Systemprozessor, kann so den Sicherheitsstatus auslesen.Advantageously, a malfunction of one or more of the aforementioned modules can be detected and reported. This safety monitoring module can thus monitor the state of each sub-device within the control device, namely the remote control processor, and ensure that it is in a safe state. If one of the sub-devices is not in a safe state, it resets, for example, the entire device, i.e. the entire control device, or only this specific sub-device. In addition, it sends the safety status via a safety status port. A device connected to the safety status port tus port, e.g. the system processor, can read the security status.
Die Implementierung des Sicherheitsüberwachungsmoduls, d. h. des vierten Moduls, kann beispielsweise wie folgt aussehen: Jede der angeschlossenen Einheiten, d. h. die oben genannten Module oder Unter-Vorrichtungen, wie die ersten Schnittstellenmodule, das SPI-Steuermodul, das erste, zweite und dritte Modul, ist dafür verantwortlich und dazu ausgelegt, ihrer internen Sicherheitsprüfungen zu erstellen, und meldet dann periodisch ihren Sicherheitsstatus an das Sicherheitsüberwachungsmodul, d. h. das vierte Modul. Die Einheiten können interne Sicherheitsprüfungen auf der Grundlage der folgenden Optionen erstellen:
- - Status interner Zähler,
- - Ergebnisse interner Berechnungen,
- - Status interner Prüfpunkte.
- - Status of internal counters,
- - Results of internal calculations,
- - Status of internal checkpoints.
Wenn eine dieser Prüfungen fehlschlägt, beendet die entsprechende Einheit oder das entsprechende Modul das Melden seines Sicherheitsstatus an den Monitor, d.h. das vierte Modul. In diesem Fall erkennt der Monitor, dass etwas schief gelaufen ist. Je nach Programmierung des Sicherheitsüberwachungssystems, d. h. des vierten Moduls, kann es entweder speziell diese Einheit oder die gesamte Vorrichtung, d. h. die gesamte Steuervorrichtung, zurücksetzen. Der Monitor liest auch den Status eines Temperaturmonitors ab, der ebenfalls Teil der Steuervorrichtung sein kann, um sicherzustellen, dass der Chip der Steuervorrichtung ordnungsgemäß im erforderlichen Temperaturbereich läuft.If any of these checks fail, the corresponding unit or module stops reporting its safety status to the monitor, i.e. the fourth module. In this case, the monitor detects that something has gone wrong. Depending on the programming of the safety monitoring system, i.e. the fourth module, it can reset either this unit specifically or the entire device, i.e. the entire control device. The monitor also reads the status of a temperature monitor, which can also be part of the control device, to ensure that the control device chip is running properly within the required temperature range.
Der Monitor, d. h. das vierte Modul, meldet seinen Status selbst an den Systemprozessor, falls dieser mit dem Sicherheitsstatus-Port verbunden ist. So kann der Monitor seinen Status über den Status-Port an den Systemprozessor melden. Der Monitor selbst wird z.B. von einem Fenster-Watchdog überwacht, der über einen eigenen unabhängigen externen Oszillatortakt verfügt. Dieser Watchdog kann nicht angehalten werden und benötigt vorzugsweise ein Handshaking mit Befehls- und Zählerprotokoll, um aktualisiert zu werden.The monitor, i.e. the fourth module, reports its status itself to the system processor if it is connected to the security status port. This allows the monitor to report its status to the system processor via the status port. The monitor itself is monitored by a window watchdog, for example, which has its own independent external oscillator clock. This watchdog cannot be stopped and preferably requires handshaking with command and counter protocol to be updated.
Somit können vorteilhafterweise auch Sicherheitsfunktionen durch die Steuervorrichtung implementiert werden.Thus, safety functions can also advantageously be implemented by the control device.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften und bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung in Form eines ASICs oder FPGAs bereitgestellt. Alternativ kann die Steuervorrichtung auch in Form eines Mikrocontrollers, insbesondere eines zusätzlichen Slave-Prozessors, bereitgestellt sein oder diesen umfassen. So kann ein Mikrocontroller verwendet werden, der vorzugsweise über eine zentrale Prozessoreinheit, GPIO (General Purpose Input Output), ADC, SPI und zusätzliche Ports für den SPI-Controller durch den Systemprozessor und die Wake-up-Schnittstellen verfügt. Die Bereitstellung der Steuervorrichtung in Form eines ASIC oder FPGA wird jedoch bevorzugt, da der Mehrwert des ASIC- oder FPGA-Designs darin besteht, dass die erforderliche Anzahl von Pins entsprechend den Projektanforderungen flexibel definiert werden kann. Außerdem dürften die Kosten für den ASIC/FPGA angesichts der erforderlichen Anzahl von Pins geringer sein als die Kosten für die Verwendung eines vollständigen Mikrocontrollers.According to a further advantageous and preferred embodiment, the control device is provided in the form of an ASIC or FPGA. Alternatively, the control device can also be provided in the form of a microcontroller, in particular an additional slave processor, or comprise this. Thus, a microcontroller can be used, which preferably has a central processing unit, GPIO (General Purpose Input Output), ADC, SPI and additional ports for the SPI controller through the system processor and the wake-up interfaces. However, providing the control device in the form of an ASIC or FPGA is preferred, since the added value of the ASIC or FPGA design is that the required number of pins can be flexibly defined according to the project requirements. In addition, the cost of the ASIC/FPGA is likely to be lower than the cost of using a complete microcontroller, given the required number of pins.
Die Steuerschnittstelle der Steuervorrichtung kann mehrere Einzelmodule oder Einheiten umfassen. Insbesondere kann die Steuerschnittstelle eine SPI-Portschnittstelle für den Steuerport, einen SPI-Controller, der mit dem Host, der vorzugsweise der Systemprozessor ist, insbesondere über die SPI-Portschnittstelle verbunden ist, umfassen, wobei der SPI-Controller vorzugsweise dazu ausgebildet ist, einen Slave-Betrieb mit einer Kommunikationsgeschwindigkeit von bis zu 60 Mbit/s zu ermöglichen. Darüber hinaus kann die Steuerschnittstelle auch ein SPI-Steuerprotokoll-Beschleunigungsmodul umfassen, das das zu spezifizierende Steuerprotokoll implementiert, um eine Kommunikation zwischen der Steuervorrichtung und dem Systemprozessor zu ermöglichen. Mit Hilfe des SPI-Steuerprotokoll-Beschleunigungsmoduls kann die gesamte Vorrichtung, d. h. die Steuervorrichtung, vom Systemprozessor aus über das SPI-Steuerprotokoll gesteuert und kontrolliert werden. Das Protokoll kann gemäß einem Beispiel so definiert sein, dass der Systemprozessor mit bis zu vier Geräten gleichzeitig kommunizieren kann. Das Protokoll kann zum Beispiel eine 16-Bit-SPI-Kommunikation annehmen. Das Protokoll definiert Befehle, die vom Hauptprozessor, d. h. dem Systemprozessor, an die Fernsteuerung, d. h. die Steuervorrichtung, gesendet werden. Das Protokoll kann auch Befehle definieren, die von der Fernsteuerung, d. h. der Steuervorrichtung, an den Hauptprozessor, d. h. den Systemprozessor, zu senden sind.The control interface of the control device can comprise several individual modules or units. In particular, the control interface can comprise an SPI port interface for the control port, an SPI controller which is connected to the host, which is preferably the system processor, in particular via the SPI port interface, wherein the SPI controller is preferably designed to enable slave operation with a communication speed of up to 60 Mbit/s. In addition, the control interface can also comprise an SPI control protocol acceleration module which implements the control protocol to be specified in order to enable communication between the control device and the system processor. With the aid of the SPI control protocol acceleration module, the entire device, i.e. the control device, can be controlled and monitored from the system processor via the SPI control protocol. According to one example, the protocol can be defined such that the system processor can communicate with up to four devices simultaneously. The protocol can, for example, accept 16-bit SPI communication. The protocol defines commands which are to be executed by the main processor, i.e. the system processor, to the remote controller, i.e. the control device. The protocol can also define commands to be sent from the remote controller, i.e. the control device, to the main processor, i.e. the system processor.
Das Protokoll definiert vorzugsweise einen oder mehrere oder alle der folgenden Befehle, die vom Hauptprozessor an die Fernsteuervorrichtung zu senden sind:
- - Schreiben eines einzelnen digitalen Ausgangs,
- - Schreiben eines einzelnen Frequenzausgangs,
- - Schreiben eines einzelnen PWM-Ausgangs,
- - Schreiben eines digitalen Port-Ausgangs,
- - Lesen eines einzelnen digitalen Ausgangswerts,
- - Lesen eines einzelnen Frequenzausgangswerts,
- - Lesen eines einzelnen PWM-Ausgangswerts,
- - Lesen eines digitalen Port-Ausgangswerts,
- - Lesen eines einzelnen digitalen Eingangswerts,
- - Lesen eines einzelnen Frequenzeingangswerts,
- - Lesen eines einzelnen PWM-Eingangswerts,
- - Lesen eines digitalen Ports-Eingangswerts,
- - Lesen eines analogen Eingangswertes,
- - Lesen eines analogen Port-Eingangswertes,
- - Schreiben des Mutliplexer-ROM,
- - Lesen des Mutliplexer-ROM,
- - Löschen des Mutliplexer-ROM,
- - Schreiben des sicherheitskritischen-Echtzeit-Signalverarbeitungs-Beschleuniger-ROM,
- - Löschen des sicherheitskritischen-Echtzeit-Signalverarbeitungs-Beschleuniger-ROM,
- - Lesen des sicherheitskritischen-Echtzeit-Signalverarbeitungs-Beschleuniger-ROM
- - Schreiben des programmierbaren-Eingangs-mit-Wakeup-ROM,
- - Löschen des programmierbaren Eingangs mit Wakeup-ROM,
- - Lesen des programmierbaren Eingangs mit Wakeup-ROM,
- - Schreiben des Systemmonitor-Konfigurationsregisters,
- - Lesen des Systemmonitor-Konfigurationsregisters,
- - Schreibe der Systemmonitor-Konfigurationsregister-Liste,
- - Lesen der Systemmonitor-Konfigurationsregister-Liste,
- - Lesen des nächsten Frames,
- - Lesen des ersten Frames,
- - Lesen des letzten Frames,
- - Schreiben des ersten Frames,
- - Schreiben des nächsten Frames,
- - Schreiben des letzten Frames,
- - Writing a single digital output,
- - Writing a single frequency output,
- - Writing a single PWM output,
- - Writing a digital port output,
- - Reading a single digital output value,
- - Reading a single frequency output value,
- - Reading a single PWM output value,
- - Reading a digital port output value,
- - Reading a single digital input value,
- - Reading a single frequency input value,
- - Reading a single PWM input value,
- - Reading a digital port input value,
- - Reading an analog input value,
- - Reading an analog port input value,
- - Writing the multiplexer ROM,
- - Reading the multiplexer ROM,
- - Erase the multiplexer ROM,
- - Writing the safety-critical real-time signal processing accelerator ROM,
- - Erasing the safety-critical real-time signal processing accelerator ROM,
- - Reading the safety-critical real-time signal processing accelerator ROM
- - Writing the programmable input with wakeup ROM,
- - Clearing the programmable input with Wakeup ROM,
- - Reading the programmable input with wakeup ROM,
- - Writing the system monitor configuration register,
- - Reading the system monitor configuration register,
- - Write the system monitor configuration register list,
- - Reading the system monitor configuration register list,
- - Reading the next frame,
- - Reading the first frame,
- - Reading the last frame,
- - Writing the first frame,
- - Writing the next frame,
- - Writing the last frame,
Außerdem legt das Protokoll vorzugsweise einen oder mehrere oder alle der folgenden Befehle fest, die von der Fernsteuerung an den Hauptprozessor gesendet werden:
- - Lesen des nächsten Frames,
- - Lesen des ersten Frames,
- - Lesen des letzten Frames,
- - Schreiben des ersten Frames,
- - Schreiben des nächsten Frames,
- - Schreiben des letzten Frames,
- - Letzter Befehls-Status.
- - Reading the next frame,
- - Reading the first frame,
- - Reading the last frame,
- - Writing the first frame,
- - Writing the next frame,
- - Writing the last frame,
- - Last command status.
Mit Hilfe der Steuervorrichtung kann ein eigenständiger programmierbarer FPGA/ASIC-Controller bereitgestellt werden, der die Anzahl der benötigten digitalen und analogen Signale entsprechend der gespeicherten Konfiguration erweitert. Der Controller, also die Steuervorrichtung, wird über die SPI-Schnittstelle programmiert, die die Signalausgabe, die Aktualisierungsraten, die Diagnose und die Sicherheitsreaktionen steuert.The controller can be used to provide a standalone programmable FPGA/ASIC controller that expands the number of required digital and analog signals according to the stored configuration. The controller is programmed via the SPI interface, which controls the signal output, update rates, diagnostics and safety reactions.
Der Controller, d.h. die Steuervorrichtung, kann das Zonensteuergerät, insbesondere den Systemprozessor, für die Wake-up-Quellen aufwecken und implementiert eine kritische Echtzeitperformance und berücksichtigt die Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit. Darüber hinaus definiert die Lösung ein Steuerprotokoll über SPI, das zur effizienten Steuerung des ASICs, d. h. der Steuervorrichtung, verwendet wird und die Sicherheit des Vorrichtungsbetriebs gewährleistet. Das Fernsignalsteuervorrichtung, d. h. das Steuervorrichtung, implementiert alle erforderlichen Signalerweiterungen und die erforderliche Steuerlogik, um sicherzustellen, dass die Signalverarbeitungen den erforderlichen Echtzeit- und Sicherheitsanforderungen entsprechen. Auf diese Weise kann die Hochgeschwindigkeits-Fernsignalsteuerungsvorrichtung für ein Zonensteuergerät bereitgestellt werden.The controller, i.e. the control device, can wake up the zone control device, in particular the system processor, for the wake-up sources and implements critical real-time performance and takes into account the vehicle safety requirements. In addition, the solution defines a control protocol over SPI that is used to efficiently control the ASIC, i.e. the control device, and ensures the safety of the device operation. The remote signal control device, i.e. the control device, implements all the necessary signal extensions and the required control logic to ensure that the signal processings meet the required real-time and safety requirements. In this way, the high-speed remote signal control device for a zone control device can be provided.
Die Erfindung betrifft auch ein Zonensteuergerät für ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung oder einer ihrer Ausführungsformen.The invention also relates to a zone control device for a vehicle with a control device according to the invention or one of its embodiments.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Zonensteuergerät den Systemprozessor, der an die Steuervorrichtung angeschossen ist. Der Systemprozessor und der Anschluss an die Steuervorrichtung können wie zuvor mit Bezug auf die Steuervorrichtung und ihre Ausführungsformen beschrieben implementiert werden.According to a further advantageous embodiment, the zone control device comprises the system processor connected to the control device. The system processor and the connection to the control device can be implemented as previously described with reference to the control device and its embodiments.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Systemprozessor darüber hinaus eine zweite Wake-up-Schnittstelle, die mit der ersten Wake-up-Schnittstelle der Steuervorrichtung verbunden ist, und eine zweite Steuerschnittstelle, die mit der ersten Steuerschnittstelle der Steuervorrichtung verbunden ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, the system processor further comprises a second wake-up interface connected to the first wake-up interface of the control device, and a second Control interface connected to the first control interface of the control device.
Dadurch kann die Anzahl der Schnittstellen, die vom Systemprozessor selbst bereitgestellt werden, auf ein Minimum reduziert werden. Dies vereinfacht den Systemprozessor und senkt dessen Kosten.This allows the number of interfaces provided by the system processor itself to be reduced to a minimum. This simplifies the system processor and reduces its cost.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Zonensteuergerät eine Leistungs-Anschluss-Platine, die zumindest einen Teil der ersten Anschlusselemente umfasst, wobei der Systemprozessor mit den ersten Anschlusselementen ausschließlich über die Steuervorrichtung verbunden ist. Um über die Steuervorrichtung mit den ersten Anschlusselementen verbunden zu sein, benötigt der Systemprozessor lediglich die oben genannten Schnittstellen, nämlich die zweite Wakeup-Schnittstelle und/oder die zweite Steuerschnittstelle.According to a further advantageous embodiment of the invention, the zone control device comprises a power connection board which comprises at least a part of the first connection elements, wherein the system processor is connected to the first connection elements exclusively via the control device. In order to be connected to the first connection elements via the control device, the system processor only requires the above-mentioned interfaces, namely the second wake-up interface and/or the second control interface.
Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Zonensteuergerät oder einer seiner Ausführungsformen. Insbesondere kann das Fahrzeug auch mehrere erfindungsgemäße Zonensteuergeräte oder Zonensteuergeräte gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfassen. Jedes Zonensteuergerät kann einer bestimmten Steuerzone oder einem bestimmten Steuerbereich des Fahrzeugs zugeordnet sein. Insbesondere ist jedes Zonensteuergerät dazu ausgebildet, Geräte des Fahrzeugs zu steuern, die sich in dem einem entsprechenden Zonensteuergerät zugeordneten Steuerbereich befinden, insbesondere nur die Geräte zu steuern, die sich in dem zugeordneten Steuerbereich befinden. Somit ist jedes Zonensteuergerät für die Steuerung der Geräte seiner eigenen zugehörigen Steuerzone verantwortlich. Die ein oder mehreren Zonensteuergeräte können elektrisch und kommunikativ mit einer zentralen Steuereinheit des Fahrzeugs verbunden sein.The invention also relates to a vehicle with a zone control device according to the invention or one of its embodiments. In particular, the vehicle can also comprise several zone control devices according to the invention or zone control devices according to embodiments of the invention. Each zone control device can be assigned to a specific control zone or a specific control area of the vehicle. In particular, each zone control device is designed to control devices of the vehicle that are located in the control area assigned to a corresponding zone control device, in particular to control only the devices that are located in the assigned control area. Thus, each zone control device is responsible for controlling the devices of its own associated control zone. The one or more zone control devices can be electrically and communicatively connected to a central control unit of the vehicle.
Im Allgemeinen kann ein Zonensteuergerät oder können mehrere Zonensteuergeräte dazu ausgelegt sein, bestimmte Funktionen von Geräten des Fahrzeugs zu steuern, insbesondere in einem bestimmten Bereich des Fahrzeugs, z. B. der vorderen linken Seite des Fahrzeugs. Das Zonensteuergerät kann dazu ausgebildet sein, bestimmte Funktionen bestimmter Geräte des Fahrzeugs in diesem bestimmten Bereich zu steuern, z. B. die der Fahrzeugspiegel, der Scheinwerfer, des Motors und so weiter. Diese Steuerfunktionen als solche sind vollständig im Systemprozessor enthalten und/oder werden vom Systemprozessor und nicht von der Steuervorrichtung ausgeführt. Die Steuervorrichtung dient lediglich als Schnittstelle zwischen dem Systemprozessor und diesen vom Systemprozessor zu steuernden Geräten, um den Systemprozessor zu vereinfachen.In general, one or more zone controllers may be designed to control certain functions of devices of the vehicle, in particular in a certain area of the vehicle, e.g. the front left side of the vehicle. The zone controller may be designed to control certain functions of certain devices of the vehicle in this certain area, e.g. those of the vehicle mirrors, the headlights, the engine and so on. As such, these control functions are entirely contained in the system processor and/or are carried out by the system processor and not by the control device. The control device merely serves as an interface between the system processor and these devices to be controlled by the system processor in order to simplify the system processor.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Zonensteuergeräts zum Steuern von externen, d.h. außerhalb des Zonensteuergeräts befindlichen, Geräten eines Fahrzeugs, die über eine Vielzahl von ersten Anschlusselementen mit dem Zonensteuergerät verbindbar sind, wobei das Zonensteuergerät einen Systemprozessor zum Steuern der externen Geräte umfasst. Das Zonensteuergerät umfasst eine Steuervorrichtung, die als eigenständige, von dem Systemprozessor oder dem Zonensteuergerät verschiedene Steuervorrichtung ausgebildet ist und die Steuervorrichtung weist eine mit dem Systemprozessor verbundene erste Steuerschnittstelle auf, wobei die Steuervorrichtung durch den Systemprozessor gesteuert wird und die Steuervorrichtung die ersten Anschlusselemente gemäß Steuerungsvorgaben des Systemprozessors steuert.The invention further relates to a method for operating a zone control device for controlling external devices of a vehicle, i.e. devices located outside the zone control device, which can be connected to the zone control device via a plurality of first connection elements, wherein the zone control device comprises a system processor for controlling the external devices. The zone control device comprises a control device which is designed as an independent control device different from the system processor or the zone control device and the control device has a first control interface connected to the system processor, wherein the control device is controlled by the system processor and the control device controls the first connection elements according to control specifications of the system processor.
Die in Bezug auf die erfindungsgemäße Steuervorrichtung und das erfindungsgemäße Zonensteuergerät und deren Ausführungsformen beschriebenen Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.The advantages described with respect to the control device according to the invention and the zone control device according to the invention and their embodiments apply accordingly to the method according to the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen, die hinsichtlich der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und des erfindungsgemäßen Zonensteuergeräts beschrieben wurden, stellen darüber hinaus weitere korrespondierende Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bereit.Preferred embodiments which have been described with regard to the control device according to the invention and the zone control device according to the invention also provide further corresponding embodiments of the method according to the invention.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die oben in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die unten in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein dargestellten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Somit sind auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, sondern sich aus den erläuterten Ausführungsformen ergeben und durch abgetrennte Merkmalskombinationen erzeugt werden können. Als offenbart sind auch Ausführungsformen und Merkmalskombinationen anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Ferner gelten Ausführungsformen und Merkmalskombinationen als offenbart, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungsformen, die über die in den Beziehungen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations, without thereby departing from the scope of the invention. Thus, embodiments are also to be regarded as encompassed and disclosed by the invention that are not explicitly shown and explained in the figures, but result from the embodiments explained and can be produced by separate combinations of features. Embodiments and combinations of features that do not have all the features of an originally formulated independent claim are also to be regarded as disclosed. Furthermore, embodiments and combinations of features are deemed to be disclosed, in particular by the embodiments set out above, that go beyond or deviate from the combinations of features set out in the relationships of the claims.
Darin zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Zonensteuergeräts gemäß einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform; -
2 eine schematische Darstellung eines Zonensteuergeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
3 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung für ein Zonensteuergerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, -
4 eine schematische Darstellung eines Zonensteuergeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
5 eine schematische Darstellung eines Zustandsmaschinendiagramms, das von einem Modul der Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung implementiert wird; -
6 eine schematische Darstellung eines weiteren Zustandsmaschinendiagramms, das von einem Modul der Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung implementiert wird; -
7 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Eingangsmittelung und Statusmeldung, die von einem Modul der Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung implementiert wird; und -
8 eine schematische Darstellung eines Zustandsmaschinendiagramms zur Ausgabe von Sicherheitsreaktionen auf der Grundlage eines oder mehrerer Diagnoseeingänge, das von einem Modul der Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung implementiert wird.
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1 a schematic representation of a zone control device according to an embodiment not belonging to the invention; -
2 a schematic representation of a zone control device according to an embodiment of the invention; -
3 a schematic representation of a control device for a zone control device according to an embodiment of the invention, -
4 a schematic representation of a zone control device according to another embodiment of the invention; -
5 a schematic representation of a state machine diagram implemented by a module of the control device according to an embodiment of the invention; -
6 a schematic representation of another state machine diagram implemented by a module of the control device according to an embodiment of the invention; -
7 a schematic representation of a method for input averaging and status reporting implemented by a module of the control device according to an embodiment of the invention; and -
8th a schematic representation of a state machine diagram for outputting safety reactions based on one or more diagnostic inputs, which is implemented by a module of the control device according to an embodiment of the invention.
Diese Implementierung erfordert ein umfangreiches Multiplexing für die Signale und beansprucht zudem viele Pins des Systemprozessors 4. Dies bedeutet, dass der gewählte Systemprozessor 4 bestimmte Pin-Anforderungen erfüllen sollte, was den Preis und darüber hinaus das Design der Leiterplatte 5 selbst, auf der die verschiedenen Komponenten angeordnet sind, erschwert. Zusätzlich zu den Leistungssteuerungsschnittstellen werden weitere digitale und analoge Eingänge als Wake-up-Quellen für das Zonensteuergerät 1 verwendet. Wie in
Die entwickelte Stromversorgungsarchitektur befindet sich in der Regel auf einer zusätzlichen Platine, die hier als Leistungs-Anschluss-Platine 12 bezeichnet wird. Der Systemprozessor 4 kann auf einer anderen Platine, nämlich der Systemprozessorplatine 13, untergebracht werden. Das Zonensteuergerät 1 umfasst dann einen Board-zu-Board-Verbinder 14 zwischen der Leistungs-Anschluss-Platine 12 und der Systemprozessorplatine 13, insbesondere um die Leistungs-Anschluss-Platine 12 an die Systemprozessorplatine 13 anzuschließen. Daher erfordert der Board-zu-Board-Verbinder 14 eine hohe Anzahl an Leitungen, was die Konstruktion des Board-zu-Board-Verbinders 14 erschwert und seine Kosten erhöht. Darüber hinaus erschwert die Leitungsführung dieser hohen Anzahl an Leitungen das Design der Systemprozessorplatine 13 sowie der Leistungs-Anschluss-Platine 12. Die Anzahl der erforderlichen GPIO-, ADC- und SPI-Controller 6, 7, 8 erschwert die Auswahl des Systemprozessors, da ein Systemprozessor 4 erforderlich ist, der mit allen erforderlichen Schnittstellen kommunizieren kann, was einen größeren Systemprozessor 4 erfordert. Um einige Pins einzusparen, können die Signale über mehrere Leitungen gemultiplext werden, was jedoch in der Regel zu Verzögerungen und Leistungseinbußen bei der Echtzeitsignalverarbeitung führt. Auch Wake-up-Controller gemäß dem derzeitigen Stand der Technik entsprechen nicht allen erforderlichen Schemata für das Wecken des Zonensteuergeräts 1.The developed power supply architecture is typically located on an additional board, referred to here as the
Auch in diesem Fall sind mehrere Stromleitungen vorgesehen, die von entsprechenden intelligenten Sicherungen 23a, 23b, 23c, 23d, 23e gesteuert werden, die mehrere digitale Eingangs-/Ausgangsleitungen und ADC-Eingangsleitungen sowie SPI-Leitungen zu ihrer Steuerung benötigen. In diesem Fall umfassen die intelligenten Sicherungen eine oder mehrere erste intelligente Sicherungen 23a für Ströme kleiner als 500 mA, eine oder mehrere zweite intelligente Sicherungen 23b für Ströme kleiner als 1A, eine oder mehrere dritte intelligente Sicherungen 23c für Ströme kleiner als 2A, eine oder mehrere vierte intelligente Sicherungen 23d für Ströme kleiner als 5A und eine oder mehrere fünfte intelligente Sicherungen 23e für Ströme kleiner als 10A. Die digitalen Eingangs- und Ausgangsleitungen sind mit 24a, die ADC-Eingangsleitungen mit 24b und die SPI-Leitungen mit 24c bezeichnet. Diese Leitungen werden nun nicht direkt vom Systemprozessor 22 gesteuert, sondern indirekt über die Steuervorrichtung 21. Zu diesem Zweck umfasst die Steuervorrichtung 21 verschiedene Schnittstellenmodule 25, insbesondere erste Schnittstellenmodule in Form eines digitalen Ein-/Ausgabe-Schnittstellenmoduls 25a zur Steuerung der digitalen Ein-/Ausgabeleitungen 24a und eines ADC-Schnittstellenmoduls 25b zur Steuerung der ADC-Leitungen 24b und ein zweites Schnittstellenmodul in Form eines SPI-Schnittstellenmoduls 25c zur Steuerung der SPI-Leitungen 24c. Die Steuervorrichtung 21 umfasst ferner ein weiteres digitales Eingangsschnittstellenmodul 25d zum Empfang zusätzlicher digitaler Eingänge 26e als Wake-up-Quellen sowie ein weiteres ADC-Schnittstellenmodul 25e zum Empfang zusätzlicher analoger Eingänge 26b als Wake-up-Quellen zum Wecken des Zonensteuergeräts 20, insbesondere des Systemprozessors 22.Also in this case, several power lines are provided which are controlled by corresponding
Die Steuervorrichtung 21 umfasst ferner eine Steuerschnittstelle 27 und eine Wake-up-Schnittstelle 28. Diese beiden Schnittstellen 27, 28 sind mit dem Systemprozessor 22 verbindbar bzw. verbunden. Zu diesem Zweck umfasst der Systemprozessor auch eine zweite Wake-up-Schnittstelle 29, die mit der ersten Wake-up-Schnittstelle 28 der Steuervorrichtung 21 verbindbar oder verbunden ist, und eine zweite Steuerschnittstelle 30, die mit der ersten Steuerschnittstelle 27 der Steuervorrichtung verbindbar oder verbunden ist. Die Steuerschnittstellen 27, 30 können ein Steuerprotokoll über SPI verwenden, mit dem der ASIC 21 a, insbesondere die Steuervorrichtung 21, durch den Systemprozessor 22 effizient gesteuert werden kann und das die Sicherheit des Betriebs der Vorrichtung gewährleistet. Optional kann die Steuervorrichtung 21 weitere Wake-up-Schnittstellen 31, z.B. für Erweiterungszwecke, aufweisen.The control device 21 further comprises a
Auch in diesem Fall kann die entwickelte Leistungsarchitektur auf einer zusätzlichen Platine erfolgen, die wiederum als Leistungs-Anschluss-Platine 32 bezeichnet werden kann. Der Systemprozessor 22 kann auf einer entsprechenden Systemprozessorplatine 33 implementiert oder positioniert werden. Die Systemprozessorplatine 33 kann über einen Board-zu-Board-Verbinder 34 mit der Leistungs-Anschluss-Platine 32 verbunden werden. In diesem Beispiel befindet sich die Steuervorrichtung 21 auf derselben Platine, nämlich der Systemprozessorplatine 33, wie der Systemprozessor 22. In einer alternativen Ausführungsform kann sich die Steuervorrichtung 21 auch auf der Leistungs-Anschluss-Platine 32 befinden. In diesem Fall verbindet der Board-zu-Board-Verbinder 33 den Systemprozessor 22 mit der Steuervorrichtung 21.In this case too, the developed power architecture can be implemented on an additional board, which in turn can be referred to as a
Zum Anschluss externer Geräte an das Zonensteuergerät 20 umfasst das Zonensteuergerät 20 erste Anschlusselemente 35, 35". Einige dieser ersten Anschlusselemente 35, 35" sind in diesem Beispiel Teil der Steuervorrichtung 21, insbesondere die mit 35" bezeichneten Anschlusselemente, und einige sind Teil der Leistungs-Anschluss-Platine 32, insbesondere die mit 35 bezeichneten Anschlusselemente. Insbesondere die Leistungs-Anschluss-Platine 32 kann mehrere erste Anschlusselemente 35 umfassen, die in diesem Beispiel durch Kreise oder Ellipsen dargestellt sind. Jeder Kreis oder jede Ellipse kann für ein oder mehrere Anschlusselemente 35 stehen, beispielsweise für Pins. Zur Verbindung der Leistungs-Anschluss-Platine 32 mit der Steuervorrichtung 21 kann die Steuervorrichtung 21 auch mehrere zweite Anschlusselemente 35' aufweisen. Auch diese Anschlusselemente 35' sind durch entsprechende Kreise oder Ellipsen dargestellt, wobei jeder Kreis oder jede Ellipse für ein oder mehrere solcher Anschlusselemente 35', z. B. zweite Pins 35', stehen kann. Auch die Leistungs-Anschluss-Platine 32 kann zusätzliche Anschlusselemente aufweisen, um die Leistungs-Anschluss-Platine 32 mit dem Board-zu-Board-Verbinder 34 zu verbinden, der mit dem zweiten Anschlusselement 35' der Steuervorrichtung 21 verbunden werden kann. Ist die Steuervorrichtung 21 selbst Teil der Leistungs-Anschluss-Platine 32, ist zwischen den ersten Anschlusselementen 35 und den zweiten Anschlusselementen 35' kein Board-zu-Board-Verbinder 34 erforderlich.To connect external devices to the
Wie bereits erwähnt, kann die Steuervorrichtung 21 auch zusätzliche erste Anschlusselemente 35" aufweisen, insbesondere für die zusätzlichen digitalen Eingänge 26a und die zusätzlichen analogen Eingänge 26b. Auch hier können die Ellipsen, die die ersten Anschlusselemente 35" darstellen, für ein oder mehrere Anschlusselemente 35", beispielsweise Pins, stehen.As already mentioned, the control device 21 can also have additional
Sowohl die Steuervorrichtung 21 als auch der Systemprozessor 22 können weitere, hier jedoch nicht explizit dargestellte Anschlusselemente aufweisen, um die Steuervorrichtung 21 und den Systemprozessor 22 miteinander zu verbinden, insbesondere um die Steuerschnittstellen 27, 30 und die Weckschnittstellen 28, 29 zu verbinden.Both the control device 21 and the
Außerdem umfasst die Steuervorrichtung 21 spezielle SPI-Ports 35'b. Alle diese Ports 35'b können als einige der oben genannten zweiten Anschlusselemente 35' ausgebildet sein oder diese umfassen. Diese dedizierten SPI-Ports 35'b sind für die Steuerung von ASPI-Vorrichtungen konfiguriert, wobei jeder Port aus SDO, SDI, SCLK und vorzugsweise bis zu acht CS und bis zu vier WP besteht. Jeder dieser Anschlüsse kann mit einem entsprechenden Pin 35' verbunden werden. Die SPI-Leitung kann eine Geschwindigkeit von bis zu 60 Mbit/s aufweisen. Diese dedizierten SPI-Ports 35'b sind mit dem SPI-Master-Controller 25c' verbunden. Dieser Master-Controller 25c' besteht vorzugsweise aus bis zu 16 Controllern. Jeder Controller kann ein Bus-Master für bis zu acht Slaves sein, und jeder Slave kann über einen speziellen Chip-Select-Pin gesteuert werden. Die maximale Geschwindigkeit der Controller kann bis zu 60 Mbit/s betragen.In addition, the control device 21 comprises dedicated SPI ports 35'b. All of these ports 35'b may be formed as or comprise some of the above-mentioned second connectors 35'. These dedicated SPI ports 35'b are configured to control ASPI devices, each port consisting of SDO, SDI, SCLK and preferably up to eight CS and up to four WP. Each of these ports may be connected to a corresponding pin 35'. The SPI line may have a speed of up to 60 Mbit/s. These dedicated SPI ports 35'b are connected to the
Darüber hinaus umfasst die Steuervorrichtung 21 mehrere weitere Module, die im Folgenden erläutert werden. So umfasst die Steuervorrichtung 21 ein erstes Modul, das auch als Modul 28b für einen programmierbaren Eingang mit Wake-up bezeichnet werden kann. Dieses Modul 28b ist in der Lage, Eingaben von dem digitalen Eingangsport-Controller 25a' und dem ADC 25b' zu lesen und über das SPI-Protokoll, insbesondere über den SPI-Steuerprotokoll-Beschleuniger 27c, der später erläutert wird, an den Systemprozessor 22 zurückzusenden. Das erste Modul 28b kann auch die Wake-up-Ereignisse von den verschiedenen Eingängen verarbeiten und den Wake-up-Port 28a auslösen, der mit dem Systemprozessor 22 verbunden oder verbindbar ist. Somit können dieser Wake-up-Port 28a und das Modul 28b für den programmierbaren Eingang mit Wake-up als Teil der Wake-up-Schnittstelle 28 angesehen werden. Das Eingangssystem des ersten Moduls 28b kann digitale Signale, Frequenzeingänge, PWM-Eingänge und ADC-Werte lesen.In addition, the control device 21 comprises several further modules, which are explained below. Thus, the control device 21 comprises a first module, which can also be referred to as a programmable input with wake-up
Darüber hinaus umfasst die Steuervorrichtung 21 ein zweites Modul 38, bei dem es sich um einen sicherheitskritische Echtzeit-Signalverarbeitungs-Beschleuniger 38 handelt.In addition, the control device 21 comprises a
Dieser Beschleuniger 38 implementiert verschiedene Verarbeitungen wie Signalabtastung, Signalauffrischung und Signalüberwachung auf der Grundlage der im Konfigurations-ROM 39 gespeicherten Informationen.This
Der sicherheitskritische Echtzeit-Signalverarbeitungs-Beschleuniger 38 implementiert mehrere verschiedene Verarbeitungen und Zustandsmaschinen, von denen einige im Folgenden anhand von
S0 kennzeichnet den Ausgangszustand. Wenn eine erste Bedingung C1 erfüllt ist, erfolgt der Übergang vom Ausgangszustand S0 in einen ersten Zustand S1, wobei dieser erste Zustand S1 ein bestätigender Zustand ist. Ist eine zweite Bedingung C2 erfüllt, wenn sich das System im bestätigenden Zustand S1 befindet, bleibt das System im bestätigenden Zustand S1. Dasselbe gilt, wenn eine dritte Bedingung C3 erfüllt ist, wenn sich das System im ersten Zustand S1 befindet. Wenn sich das System im ersten Zustand S1 befindet und eine vierte Bedingung C4 erfüllt ist, geht das System in den zweiten Zustand S2 über, der ein bestätigter Zustand ist. Wenn sich das System im zweiten Zustand S2 befindet und eine fünfte Bedingung C5 erfüllt ist, bleibt das System im bestätigten Zustand S2. Wenn die sechste Bedingung C6 erfüllt ist und sich das System im bestätigten Zustand S2 befindet, geht es wieder in den ersten Zustand S1 über. Die Bedingungen werden nun im Folgenden erläutert:
- Die erste Bedingung C1 beinhaltet, dass ein neuer Wert, der vom sicherheitskritischen Echtzeit-Signalverarbeitungs-
Beschleuniger 38 empfangen wird, nicht gleich dem alten Wert ist. In diesem Fall beinhaltet die erste Bedingung C1 auch, dass ein Bestätigungs-Timer gestartet wird und der neue Wert auf den alten Wert gesetzt wird undein Probenzähler auf 1 gesetzt wird.
- The first condition C1 includes that a new value received from the safety-critical real-time
signal processing accelerator 38 is not equal to the old value. In this case, the first condition C1 also includes that an acknowledgement timer is started and the new value is set to the old value and a sample counter is set to 1.
Die vierte Bedingung C4 beinhaltet, dass der neue Wert gleich dem alten Wert ist, der Bestätigungs-Timer abgelaufen ist und der Probenzähler gleich einem Bestätigungszähler ist, der eine vordefinierte Zahl für den Probenzähler darstellt. Der Bestätigungszähler ist größer als 1. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wird der gemeldete Wert auf den neuen Wert gesetzt, der gemeldete Status aktualisiert und der Bestätigungs-Timer angehalten. Unter diesen Bedingungen C4 kann das System vom ersten Zustand S1 in den zweiten Zustand S2 übergehen.The fourth condition C4 includes that the new value is equal to the old value, the confirmation timer has expired, and the sample counter is equal to a confirmation counter, which is a predefined number for the sample counter. The confirmation counter is greater than 1. If these conditions are met, the reported value is set to the new value, the reported status is updated, and the confirmation timer is stopped. Under these conditions C4, the system can transition from the first state S1 to the second state S2.
Die fünfte Bedingung C5 besteht darin oder beinhaltet, dass der neue Wert mit dem alten Wert übereinstimmt. Mit anderen Worten: Solange der neue Wert gleich dem alten Wert ist, bleibt das System im zweiten Zustand S2.The fifth condition C5 consists in or implies that the new value is equal to the old value. In other words, as long as the new value is equal to the old value, the system remains in the second state S2.
Die sechste Bedingung C6 besteht darin oder beinhaltet, dass der neue Wert nicht gleich dem alten Wert ist. In diesem Fall wird der Bestätigungs-Timer erneut gestartet, der neue Wert auf den alten Wert gesetzt und der Probenzähler auf 1 gesetzt. Das System geht dann vom zweiten Zustand S2 in den ersten Zustand S1 über.The sixth condition C6 consists in or implies that the new value is not equal to the old value. In this case, the confirmation timer is restarted, the new value is set to the old value and the sample counter is set to 1. The system then transitions from the second state S2 to the first state S1.
Wenn sich das System im ersten Zustand S1 befindet und die dritte Bedingung C3 erfüllt ist, die darin besteht oder beinhaltet, dass der neue Wert gleich dem alten Wert ist und der Bestätigungs-Timer bereits abgelaufen ist, wird der Probenzähler um 1 erhöht. Mit anderen Worten: Wenn sich das System im ersten Zustand S1 befindet, wird der Probenzähler jedes Mal, wenn der Bestätigungs-Timer abgelaufen ist, um 1 erhöht, wenn der neue Wert noch gleich dem alten Wert ist.If the system is in the first state S1 and the third condition C3 is met, which consists in or implies that the new value is equal to the old value and the confirmation timer has already expired, the sample counter is incremented by 1. In other words, if the system is in the first state S1, the sample counter is incremented by 1 each time the confirmation timer has expired if the new value is still equal to the old value.
Die zweite Bedingung C2 besteht darin oder beinhaltet, dass der neue Wert nicht gleich dem alten Wert ist. In diesem Fall wird der Bestätigungs-Timer gestartet, der neue Wert wird auf den alten Wert gesetzt und der Probenzähler wird auf 1 gesetzt.The second condition C2 consists or implies that the new value is not equal to the old value. In this case, the confirmation timer is started, the new value is set to the old value and the sample counter is set to 1.
So besteht in diesem Fall die erste Bedingung C1' darin oder beinhaltet, dass der neue Wert nicht gleich dem alten Wert ist. Dann wird der neue Wert gleich dem alten Wert gesetzt und der Probenzähler auf 1 gesetzt.So in this case the first condition C1' is or implies that the new value is not equal to the old value. Then the new value is set equal to the old value and the sample counter is set to 1.
Die vierte Bedingung C4' besteht darin oder umfasst, dass der neue Wert dem alten Wert entspricht und der Probenzähler gleich dem vordefinierten Bestätigungszähler ist. Dann wird der gemeldete Wert auf den neuen Wert gesetzt.The fourth condition C4' consists in or includes that the new value is equal to the old value and the sample counter is equal to the predefined confirmation counter. Then the reported value is set to the new value.
Die sechste Bedingung C6' besteht darin oder umfasst, dass der neue Wert nicht gleich dem alten Wert ist. Dann wird der neue Wert auf den alten Wert gesetzt, und der Probenzähler wird wieder auf 1 gesetzt.The sixth condition C6' consists in or includes that the new value is not equal to the old value. Then the new value is set to the old value and the sample counter is reset to 1.
Die Bedingung C3' besteht darin oder umfasst, dass der neue Wert der alte Wert ist. Dann wird der Probenzähler um 1 erhöht.The condition C3' consists or includes that the new value is the old value. Then the sample counter is increased by 1.
Die zweite Bedingung C2' besteht darin oder umfasst, dass der neue Wert nicht gleich dem alten Wert ist. Dann wird der neue Wert gleich dem alten Wert gesetzt und der Probenzähler wird auf 1 gesetzt.The second condition C2' consists in or includes that the new value is not equal to the old value. Then the new value is set equal to the old value and the sample counter is set to 1.
Befindet sich das System im Ausgangszustand S0 und wird ein neuer Wert empfangen, der sich vom letzten alten Wert unterscheidet, geht das System in den bestätigenden Zustand S1 über. Wenn von da an alle empfangenen neuen Werte gleich den vorherigen alten Werten sind, wird der Probenzähler jedes Mal um 1 erhöht, bis er den Bestätigungszähler erreicht. Dann geht das System vom bestätigenden Zustand S1 in den bestätigten Zustand S2 über und bleibt im bestätigten Zustand S2, solange jeder neue Wert gleich dem alten Wert ist. Ist dies nicht der Fall, geht das System wieder in den bestätigenden Zustand S1 über und der Probenzähler beginnt von neuem. Jedes Mal, wenn ein neuer Wert empfangen wird, der nicht mit dem alten Wert übereinstimmt, beginnt der Probenzähler wieder mit 1, was bedeutet, dass der Probenzähler wieder auf 1 zurückgesetzt wird.If the system is in the initial state S0 and a new value is received that is different from the last old value, the system enters the confirming state S1. From then on, if all new values received are equal to the previous old values, the sample counter is increased by 1 each time until it reaches the confirming counter. Then the system goes from the confirming state S1 to the confirmed state S2 and stays in the confirmed state S2 as long as each new value is equal to the old value. If this is not the case, the system goes back to the confirming state S1 and the sample counter starts over. Each time a new value is received that does not match the old value, the sample counter starts again from 1, which means that the sample counter is reset to 1 again.
Falls ein mathematischer Mittelwert berechnet werden soll, wird in Schritt S13 die Anzahl der Stichproben um 1 erhöht. In Schritt S14 wird ermittelt, ob die aktuelle Anzahl der Stichproben einem vordefinierten Wert entspricht. Ist dies nicht der Fall, geht das Verfahren wieder zu Schritt S12 über, und die erläuterten Schritte werden wiederholt, bis die Anzahl der Stichproben in Schritt S14 der vorgegebenen Anzahl entspricht. Ist dies der Fall, wird der mathematische Mittelwert berechnet, indem die Summe über alle empfangenen neuen Werte gebildet und durch den vordefinierten Wert der gemäß Schritt S14 erforderlichen Anzahl von Stichproben geteilt wird. Der zu berechnende Wert, in diesem Fall der mathematische Mittelwert, wird dann in Schritt S16 gemeldet, und das Verfahren endet im Zustand SE. Falls in Schritt S12 festgelegt wird, dass ein Median berechnet werden soll, wird die Anzahl der Stichproben in Schritt S17 um 1 erhöht, und in Schritt S18 wird festgestellt, ob die aktuelle Anzahl der Stichproben bereits dem vordefinierten Wert entspricht. Dieser vordefinierte Wert kann derselbe sein, der in Schritt S14 definiert wurde, oder ein anderer. Ist dies der Fall, werden diese Schritte wiederholt, bis in Schritt S18 die aktuelle Anzahl der Proben gleich dem vordefinierten Wert ist. Dann wird in Schritt S19 der Medianwert aus allen empfangenen neuen Werten entsprechend den jeweiligen Stichproben bestimmt. Dann wird der zu berechnende Wert, in diesem Fall der gefundene Median, in Schritt S16 gemeldet, und das Verfahren geht zum Endzustand SE über. Falls in Schritt S12 bestimmt wird, dass eine Interpolation durchgeführt werden soll, wird diese Interpolation in Schritt S20 unter Verwendung des neuen Wertes und einer Interpolationstabelle durchgeführt. Das Ergebnis wird in Schritt S16 erneut gemeldet, und das System geht in seinen Endzustand SE über.If a mathematical mean is to be calculated, the number of samples is increased by 1 in step S13. In step S14 it is determined whether the current number of samples corresponds to a predefined value. If this is not the case, the method returns to step S12 and the steps explained are repeated until the number of samples in step S14 corresponds to the predetermined number. If this is the case, the mathematical mean is calculated by taking the sum of all the new values received and dividing it by the predefined value of the number of samples required according to step S14. The value to be calculated, in this case the mathematical mean, is then reported in step S16 and the method ends in state SE. If it is determined in step S12 that a median is to be calculated, the number of samples is increased by 1 in step S17 and in step S18 it is determined whether the current number of samples already corresponds to the predefined value. This predefined value can be the same as that defined in step S14 or a different one. If this is the case, these steps are repeated until the current number of samples is equal to the predefined value in step S18. Then, in step S19, the median value is determined from all the new values received corresponding to the respective samples. Then, the value to be calculated, in this case the median found, is reported in step S16 and the method proceeds to the final state SE. If it is determined in step S12 that an interpolation should be performed, this interpolation is performed in step S20 using the new value and an interpolation table. The result is reported again in step S16 and the system proceeds to its final state SE.
Wenn sich das System im zweiten Zustand S2 befindet und die vierte Bedingung C14 erfüllt ist, die darin besteht oder umfasst, dass der Fehlerstatus wahr ist, bleibt das System im zweiten Zustand S2. Befindet sich das System im zweiten Zustand S2, d. h. im bestätigten Zustand, und ist die fünfte Bedingung C15 erfüllt, geht es in den dritten Zustand S3 über, d. h. in den ent-bestätigenden Zustand. Die fünfte Bedingung C15 besteht darin oder umfasst, dass der Fehlerstatus falsch ist. Daraufhin wird der Ent-Bestätigungs-Timer gestartet, der Fehlerstatus auf falsch gesetzt und der Probenzähler auf 1 gesetzt. Befindet sich das System im dritten Zustand S3, d. h. im ent-bestätigendem Zustand S3, und wird eine sechste Bedingung C16 erfüllt, kehrt es in den zweiten Zustand S2 zurück. Die sechste Bedingung C16 besteht darin oder beinhaltet, dass der Fehlerstatus falsch ist. In diesem Fall wird der Ent-Bestätigungs-Timer gestoppt. Wenn sich das System im dritten Zustand S3 befindet und eine siebte Bedingung C17 erfüllt ist, bleibt das System im dritten Zustand S3. Diese siebte Bedingung C17 besteht darin oder umfasst, dass der Fehlerstatus falsch ist und der Ent-Bestätigungs-Timer abgelaufen ist. In diesem Fall wird der Probenzähler erhöht, insbesondere um 1. Wenn sich das System im dritten Zustand S3 befindet und eine achte Bedingung C18 erfüllt ist, geht das System in den vierten Zustand S4 über, nämlich in den ent-bestätigten Zustand S4. Diese achte Bedingung C18 besteht darin oder umfasst, dass der Fehlerstatus falsch ist, der Ent-Bestätigungs-Timer abgelaufen ist und der Probenzähler gleich einem vordefinierten Ent-Bestätigungszähler ist. Dann wird zusätzlich der gemeldete Status als fehlerfreier Status aktualisiert und ein normaler Ausgang wird durch das Modul 38 bereitgestellt, und der Ent-Bestätigungs-Timer wird gestoppt. Befindet sich das System im vierten Zustand S4, d. h. im ent-bestätigten Zustand, und wird eine neunte Bedingung C19 erfüllt, bleibt es im vierten Zustand. Diese neunte Bedingung C19 besteht darin oder umfasst, dass der Fehlerstatus falsch ist.If the system is in the second state S2 and the fourth condition C14 is met, which consists in or includes that the error status is true, the system remains in the second state S2. If the system is in the second state S2, i.e. the confirmed state, and the fifth condition C15 is met, it goes to the third state S3, i.e. the de-confirming state. The fifth condition C15 consists in or includes that the error status is false. The de-confirming timer is then started, the error status is set to false, and the sample counter is set to 1. If the system is in the third state S3, i.e. the de-confirming state S3, and a sixth condition C16 is met, it returns to the second state S2. The sixth condition C16 consists in or includes that the error status is false. In this case, the de-confirming timer is stopped. If the system is in the third state S3 and a seventh condition C17 is met, the system remains in the third state S3. This seventh condition C17 consists in or includes that the error status is false and the de-acknowledge timer has expired. In this case, the sample counter is incremented, in particular by 1. If the system is in the third state S3 and an eighth condition C18 is met, the system transitions to the fourth state S4, namely the de-acknowledged state S4. This eighth condition C18 consists in or includes that the error status is false, the de-acknowledged timer has expired and the sample counter is equal to a predefined de-acknowledged counter. Then, in addition, the reported status is updated as an error-free status and a normal output is provided by the
So kann der sicherheitskritische Echtzeit-Signalverarbeitungs-Beschleuniger 38, wie in
Das Ziel dieses Beschleunigers 38 ist es, die schnelle Verarbeitung zu handhaben, die nicht verzögert werden kann, bis sie dem Systemprozessor 22 mitgeteilt werden kann, um eine Entscheidung darüber zu treffen. Zurück zu
Darüber hinaus umfasst die Steuervorrichtung 21 auch einen weiteren Konfigurations-ROM 40, der dem ersten Modul 28b zugeordnet ist. Dieses Konfigurations-ROM 40 dient zur Konfiguration des Betriebs des Moduls 28b für den programmierbaren Eingang mit Wake-up.In addition, the control device 21 also comprises a
Die Steuervorrichtung 21 umfasst ein drittes Modul 41 für die verriegelte Ausgabe mit PWM-Unterstützung. Dieses dritte Modul 41 kann digitale Ausgänge auf der Grundlage von Daten erzeugen, die vom SPI-Protokoll kommen, insbesondere vom SPI-Steuerprotokoll-Beschleuniger 27c. Bei bestimmten vorkonfigurierten Schnittstellen können einige Ausgaben verriegelt werden, um sicherzustellen, dass die Ausgabe im Falle eines Stromausfalls oder eines System-Resets erhalten bleibt. Auch im Falle von Sicherheitsfragen kann die Ausgabe auf die angegebenen Werte zurückgesetzt werden.The control device 21 comprises a
Die Steuervorrichtung 21 umfasst auch eine SPI-Port-Schnittstelle 27a für den Steueranschluss, insbesondere für die Steuerschnittstelle 27, wie zuvor beschrieben. Außerdem umfasst die Steuervorrichtung 21 eine SPI-Steuervorrichtung 27b, die über die SPI-Portschnittstelle 27a mit dem Host, in diesem Fall mit dem Systemprozessor 22, verbunden ist. Der SPI-Controller 27b ist so konfiguriert, dass er einen Slave-Betrieb mit einer Kommunikationsgeschwindigkeit von bis zu 60 Mbit/s ermöglicht. Darüber hinaus steuert die Steuervorrichtung 21 auch den bereits erwähnten SPI-Steuerprotokoll-Beschleuniger 27c, der das zu spezifizierende Steuerprotokoll implementiert, um die Kommunikation zwischen der Vorrichtung 21 und dem Systemprozessor 22 zu ermöglichen. Die gesamte Vorrichtung 21 kann also von der Seite des Systemprozessors über das SPI-Steuerprotokoll gesteuert und betrieben werden. Das Protokoll ist so definiert, dass der Systemprozessor 22 mit bis zu vier Geräten gleichzeitig kommunizieren kann. Das Protokoll kann verschiedene Befehle definieren, die vom Hauptprozessor 22 an die Fernsteuerung 21 und von der Fernsteuerung 21 an den Hauptprozessor 22 gesendet werden.The control device 21 also comprises an
Die Steuervorrichtung 21 umfasst außerdem einen Sicherheitsmonitor 42 in Form eines vierten Moduls 42. Der Sicherheitsmonitor 42 überwacht den Zustand jeder Unter-Vorrichtung innerhalb des Fernsteuerungsprozessors 21 und stellt sicher, dass es sich in einem sicheren Zustand befindet. Befindet sich eine der Unter-Vorrichtungen nicht in einem sicheren Zustand, setzt er die gesamte Vorrichtung oder die spezielle Einheit, d. h. die spezielle Unter-Vorrichtung, zurück. Der Sicherheitsmonitor 42 sendet den Sicherheitszustand auch über den Sicherheitsstatus-Port 43. Die Steuervorrichtung 21 umfasst außerdem einen fenstergetriggerten Watchdog 44, der den Sicherheitsmonitor 42 überwacht. Wenn der Sicherheitsmonitor 42 den Watchdog 44 nicht auffrischt, setzt der Watchdog 44 den Sicherheitsmonitor 42 zurück, was zum Zurücksetzen der gesamten Vorrichtung 21 führt. Die Steuervorrichtung 21 umfasst ferner einen Temperaturmonitor 45 zur Überwachung des Temperaturstatus der Vorrichtung 21 und zur Meldung des Status an den Sicherheitsmonitor 42. Die Steuervorrichtung 21 umfasst darüber hinaus einen eigenständigen spezifischen Watchdog-Oszillatoranschluss 46 für den geräteinternen Watchdog 44. Die Steuervorrichtung 21 verfügt außerdem über einen Geräteoszillatoranschluss 47 für das geräteinterne Taktsystem 48. Der Monitor 42 kann auch den Status des Temperaturmonitors 45 ablesen, um sicherzustellen, dass der Chip im erforderlichen Temperaturbereich ordnungsgemäß arbeitet. Der Monitor 42 wird vom Fenster-Watchdog 44 überwacht, der über einen eigenen, unabhängigen externen Oszillatortakt 46 verfügt. Der Watchdog kann nicht angehalten werden und benötigt ein Handshaking mit Befehls- und Zählerprotokoll, um aufgefrischt zu werden.The control device 21 also includes a
Es wird jedoch bevorzugt, die Steuervorrichtung 21 in Form eines ASIC 21 a bereitzustellen, da der Mehrwert des ASIC-Designs darin besteht, dass es die erforderliche Anzahl von Pins entsprechend den Projektanforderungen flexibel festlegen kann. Außerdem dürften die Kosten für einen ASIC angesichts der erforderlichen Anzahl von Pins geringer sein als die Kosten für die Verwendung eines vollständigen Mikrocontrollers 21 b.However, it is preferred to provide the control device 21 in the form of an ASIC 21a, since the added value of the ASIC design is that it can flexibly set the required number of pins according to the project requirements. In addition, the cost of an ASIC is likely to be lower than the cost of using a complete microcontroller 21b, given the required number of pins.
Die Erfindung und ihre Ausführungsform ermöglichen somit die Bereitstellung eines eigenständigen programmierbaren FPGA- oder ASIC-Controllers, der die Anzahl der erforderlichen digitalen und analogen Signale entsprechend der gespeicherten Konfiguration erweitert. Der Controller kann über die SPI-Schnittstelle programmiert werden, die den Signalausgang, die Aktualisierungsraten, die Diagnose und die Sicherheitsreaktionen steuert. Der Controller kann das Zonensteuergerät für die Wake-up-Quellen aufwecken und implementiert kritische Echtzeit-Performance und berücksichtigt die Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit. Darüber hinaus definiert die Lösung das Steuerprotokoll über SPI, das zur effizienten Steuerung des ASICs verwendet wird und die Sicherheit des Gerätebetriebs gewährleistet. Der Remote-Signal-Controller kann alle erforderlichen Signalerweiterungen und die erforderliche Steuerlogik implementieren, um sicherzustellen, dass die Signalverarbeitung den erforderlichen Echtzeit- und Sicherheitsanforderungen entspricht. Auf diese Weise kann eine Hochgeschwindigkeits-Fernsignalsteuerungsvorrichtung für ein Zonensteuergerät bereitgestellt werden, das die Vorteile hat, dass es das Design der PCB-Auslegung vereinfacht und die Anzahl der Leiterplattenanschlusspins reduziert, dass es die erforderlichen Kosten für den Systemprozessor durch die Reduzierung der erwarteten Anzahl von Eingangspins reduzieren kann, dass es die zusätzlichen Kosten für die Verwendung zusätzlicher ICs zur Handhabung der Wake-up-Signale reduzieren kann und dass es leicht konfigurierbar und an die spezifischen Bedürfnisse anpassbar ist, so dass es sowohl hinsichtlich der Kosten als auch des PCB-Footprints optimiert werden kann.The invention and its embodiment thus enable the provision of a standalone programmable FPGA or ASIC controller that extends the number of required digital and analog signals according to the stored configuration. The controller can be programmed via the SPI interface controlling the signal output, update rates, diagnostics and safety reactions. The controller can wake up the zone control device for the wake-up sources and implements critical real-time performance and takes into account the vehicle safety requirements. In addition, the solution defines the control protocol via SPI that is used to efficiently control the ASIC and ensure the safety of the device operation. The remote signal controller can implement all required signal extensions and control logic to ensure that the signal processing meets the required real-time and safety requirements. In this way, a high-speed remote signal control device for a zone control device can be provided, which has the advantages of simplifying the design of the PCB layout and reducing the number of PCB connection pins, of reducing the required cost of the system processor by reducing the expected number of input pins, of reducing the additional cost of the use of additional ICs to handle the wake-up signals and that it is easily configurable and adaptable to specific needs so that it can be optimized in terms of both cost and PCB footprint.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 20210397178 A1 [0004]US 20210397178 A1 [0004]
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CN 2 01 457 084 U (Maschinenübersetzung, DPMA, Übersetzung erstellt am 11.04.2022) |
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