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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Steuergerät eines Fahrzeugs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Steuergerät für ein Fahrzeug mit mindestens einer solchen Schaltungsanordnung.
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In aus dem Stand der Technik bekannten Steuergeräten von Fahrzeugen, insbesondere Airbagsteuergeräten, werden Schaltungsanordnungen eingesetzt, welche mindestens einen hochintegrierten ASIC-Baustein (ASIC: Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung) aufweisen. Üblicherweise weist ein solcher ASIC-Baustein eine gewisse Anzahl von Analogeingängen auf, um beispielsweise Signale von widerstandsbasierten oder strombasierten Sensoren und/oder Schaltern aus dem Fahrzeug einzulesen. Des Weiteren weist ein solcher ASIC-Baustein typischerweise auch Analogausgänge auf, um beispielsweise Treiber von Zündschaltungen oder um diskrete Lampen anzusteuern. Für den Fall, dass die Anzahl der integrierten Analogeingänge nicht ausreichen, können weitere ASIC-Bausteine verwendet werden. Alternativ kann den Analogeingängen des ASIC-Bausteins ein Multiplexer vorgeschaltet werden, so dass die einzelnen Analogeingänge jeweils für mehrere analoge Eingangssignale verwendet werden können, die abwechselnd mit dem jeweiligen Analogeingang verbunden werden können. Ein solcher Multiplexer wird typischerweise über Software einer vorzugsweise als Microcontroller ausgeführten Auswerte- und Steuereinheit des Steuergeräts gesteuert. Hierzu ist es erforderlich, die Ansteuerung des Multiplexers mit den typischerweise hochautomatisierten Prüfvorgängen und/oder Einlesevorgängen des ASIC-Bausteins zu synchronisieren. Des Weiteren können auch Analogeingänge des Microcontrollers direkt als zusätzliche Analogeingänge verwendet werden. Diese bieten jedoch keine ausreichende Diagnosefähigkeit, so dass beispielsweise Hallsensoren, in welche ein definierter Betriebsstrom eingeprägt werden muss, mit den Analogeingängen des Microcontrollers nicht in gleichem Maße wie mit den Analogeingängen des ASIC-Bausteins verwendbar sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Schaltungsanordnung für ein Steuergerät eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass mindestens ein Analogausgang eines ASIC-Bausteins so umkonfiguriert wird, dass dieser nicht als Standardausgang über einen Microcontroller angesteuert wird, sondern automatisiert in einer Multiplexerfunktion des ASIC-Bausteins einen Multiplexer ansteuert, um so die Anzahl der für Analogsignale verfügbaren Analogeingänge zu vergrößern. Wird beispielsweise ein Analogausgang des ASIC-Bausteins zur Ansteuerung des Multiplexers verwendet, dann kann die Anzahl der verfügbaren Analogeingänge faktisch verdoppelt werden. Bei der Verwendung von zwei Analogausgängen kann die Anzahl der verfügbaren Analogeingänge vervierfacht werden. Im Prinzip können so (2^N) mal so viele Analogsignale eingelesen werden wie Analogeingänge am ASIC-Baustein vorhanden sind, wobei N der Anzahl der verwendeten Analogausgänge entspricht.
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Da in der Regel nicht alle vorhandenen Analogausgänge des mindestens einen ASIC-Bausteins verwendet werden, können diese benutzt werden, um den Multiplexer anzusteuern. Dadurch kann die Anzahl der Analogeingänge des ASIC-Bausteins in vorteilhafter Weise reduziert werden. Hierbei kann die in dem ASIC-Baustein implementierte Multiplexerfunktion derart ausgeführt sein, dass die internen Abläufe des ASIC-Bausteins zum Einlesen der Analogsignale mindestens ein weiteres Mal durchlaufen und auch Diagnosefunktionen in gleicher Weise wiederholt werden können. Zudem kann die aufwändige Synchronisierung in der Software einer Auswerte- und Steuereinheit des Steuergeräts entfallen und mögliche Fehlerzustände und Laufzeitbeeinflussungen können vermieden werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Schaltungsanordnung für ein Steuergerät eines Fahrzeugs, mit mindestens einem ASIC-Baustein, welcher mindestens einen Analogeingang und mindestens einen Analogausgang aufweist, und mindestens einem Multiplexer zur Verfügung, welcher mindestens einen elektrisch mit dem mindestens einen Analogeingang verbundenen Ausgang und mindestens zwei Eingänge umfasst und ausgeführt ist, in Abhängigkeit von mindestens einem Steuersignal einen der mindestens zwei Eingänge elektrisch mit dem mindestens einen Ausgang zu verbinden. Hierbei weist der mindestens eine ASIC-Baustein eine Multiplexerfunktion auf, welche ausgeführt ist, das mindestens eine Steuersignal zu erzeugen und über den mindestens einen Analogausgang an mindestens einen Steuereingang des mindestens einen Multiplexers auszugeben.
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Zudem wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug, mit einer Auswerte- und Steuereinheit und mindestens einer solchen Schaltungsanordnung vorgeschlagen. Hierbei ist die Auswerte- und Steuereinheit mit mindestens einem Steuereingang eines ASIC-Bausteins der ASIC-Schaltungsanordnung verbunden.
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Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend eine elektronische Einheit, wie beispielsweise ein Microcontroller, verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf dem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Schaltungsanordnung für ein Steuergerät eines Fahrzeugs möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die Multiplexerfunktion weiter ausgeführt sein kann, eine Einlesefunktion des mindestens einen Analogeingangs wiederholt zu aktivieren, bis an den mindestens zwei Eingängen des Multiplexers anliegende Analogsignale eingelesen sind. Ist der Multiplexer beispielsweise als 2:1 Multiplexer ausgeführt, dann können zwei Analogsignale in zwei Durchgängen der Einlesefunktion nacheinander an einem Analogeingang des ASIC-Bausteins eingelesen werden. Bei einem 3:1 Multiplexer können beispielsweise drei Analogsignale in drei Durchgängen der Einlesefunktion nacheinander an einem Analogeingang des ASIC-Bausteins eingelesen werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Schaltungsanordnung kann die Einlesefunktion eine Diagnosefunktion zur Fehlererkennung umfassen. Die Diagnosefunktion kann beispielsweise Funktionen zum Erkennen von Fehlern, wie Nebenschlüsse (Cross-Coupling) usw. umfassen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Schaltungsanordnung kann die Anzahl der Ausgänge des Multiplexers der Anzahl von Analogeingängen des ASIC-Bausteins entsprechen. Dadurch können alle Analogeingänge zum aufeinanderfolgenden Einlesen von mehreren Analogsignalen verwendet werden. Alternativ kann der Multiplexer nur für eine bestimmte Anzahl von Analogeingängen des ASIC-Bausteins zum aufeinanderfolgenden Einlesen von mehreren Analogsignalen verwendet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Schaltungsanordnung kann die Anzahl von Eingängen, welche aufeinanderfolgend elektrisch mit dem mindestens einen Ausgang des Multiplexers und dem mindestens einen Analogeingang des ASIC-Bausteins verbindbar ist, auf einer Anzahl von verfügbaren Analogausgängen des ASIC-Bausteins basiert. Bei nur einem verfügbaren Analogausgang des ASIC-Bausteins können beispielsweise zwei Eingänge des Multiplexers aufeinanderfolgend jeweils mit einem Analogausgang verbunden werden. Bei zwei verfügbaren Analogausgängen des ASIC-Bausteins können bis zu vier Eingänge des Multiplexers aufeinanderfolgend jeweils mit einem Analogausgang verbunden werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Schaltungsanordnung kann der Multiplexer als diskretes Transistornetzwerk ausgeführt sein. Alternativ kann der Multiplexer als integrierter Schaltkreis ausgeführt sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie ein herkömmliches Steuergerät mit einem ASIC-Baustein sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines herkömmlichen Steuergeräts.
- 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Steuergeräts für ein Fahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für ein Steuergerät eines Fahrzeugs.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte herkömmliche Steuergerät 1 einen ASIC-Baustein 3, eine Auswerte- und Steuereinheit 5 und einen Multiplexer 7. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist der ASIC-Baustein 3 vier Analogeingänge AIN1, AIN2, AIN3, AIN4, welche jeweils mit einem Ausgang A1, A2, A3, A4 des Multiplexers 7 elektrisch verbunden sind, und zwei Analogausgänge AO1, AO2 auf. Der Multiplexer 7 weist acht Eingänge E1A, E2A, E3A, E4A, E1B, E2B, E3B, E4B auf, von denen jeweils zwei Eingänge E1A, E2A, E3A, E4A, E1B, E2B, E3B, E4B mit einem der vier Ausgänge A1, A2, A3, A4 des Multiplexers 7 verbindbar sind. Hierbei ist ein Steuereingang SAB des Multiplexers 7 und ein Steuereingang SPI des ASIC-Bausteins 3 mit der Auswerte- und Steuereinheit 5 verbunden, so dass die Auswerte- und Steuereinheit 5 den Multiplexer 7 und den ASIC-Baustein 3 ansteuern kann. Hierzu ist es erforderlich, dass die Auswerte- und Steuereinheit 5 die Ansteuerung des Multiplexers 7 mit den hochautomatisierten Prüfvorgängen und Einlesevorgängen des ASIC-Bausteins 3 synchronisiert, um bei einem ersten Einlesevorgang jeweils vier erste Eingänge E1A, E2A, E3A, E4A des Multiplexers 7 mit jeweils einem der Ausgänge A1, A2, A3, A4 des Multiplexers 7 zu verbinden, und in einem zweiten Einlesevorgang jeweils vier zweite Eingänge E1B, E2B, E3B, E4B des Multiplexers 7 mit jeweils einem der Ausgänge A1, A2, A3, A4 des Multiplexers 7 zu verbinden.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuergeräts 20 für ein Fahrzeug eine Auswerte- und Steuereinheit 18 und eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 10. Hierbei ist die Auswerte- und Steuereinheit 18 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Microcontroller 18A ausgeführt und mit mindestens einem Steuereingang SPI eines ASIC-Bausteins 12 der Schaltungsanordnung 10 verbunden.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung 10 für ein Steuergerät 20 eines Fahrzeugs mindestens einen ASIC-Baustein 12, welcher mindestens einen Analogeingang AIN1, AIN2, AIN3, AIN4 und mindestens einen Analogausgang AO1, AO2 aufweist, und mindestens einen Multiplexer 16, welcher mindestens einen elektrisch mit dem mindestens einen Analogeingang AIN1, AIN2, AIN3, AIN4 verbundenen Ausgang A1, A2, A3, A4 und mindestens zwei Eingänge E1A, E2A, E3A, E4A, E1B, E2B, E3B, E4B umfasst und in Abhängigkeit von mindestens einem Steuersignal einen der mindestens zwei Eingänge E1A, E2A, E3A, E4A, E1B, E2B, E3B, E4B elektrisch mit dem mindestens einen Ausgang A1, A2, A3, A4 verbindet. Hierbei weist der mindestens eine ASIC-Baustein 12 eine Multiplexerfunktion 14 auf, welche das mindestens eine Steuersignal erzeugt und über den mindestens einen Analogausgang AO1, AO2 an mindestens einen Steuereingang SAB des mindestens einen Multiplexers 16 ausgibt.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, weist der ASIC-Baustein 12 vier Analogeingänge AIN1, AIN2, AIN3, AIN4, welche jeweils mit einem Ausgang A1, A2, A3, A4 des Multiplexers 7 elektrisch verbunden sind, und zwei Analogausgänge AO1, AO2 auf, von denen ein erster Analogeingang AO1 mit einem Steuereingang SAB des Multiplexers 16 elektrisch verbunden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung 10 ist der Multiplexer 16 als diskretes Transistornetzwerk 16A mit vier schematisch als Schalter dargestellten Transistoren T1, T2, T3, T4 ausgeführt. Über das an dem Steuereingang SAB anliegende Steuersignal werden die dargestellten vier Transistoren T1, T2, T3, T4 gleichzeitig umgeschaltet. Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Multiplexer 16 als integrierter Schaltkreis ausgeführt.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, weist der Multiplexer 16 im dargestellten Ausführungsbeispiel acht Eingänge E1A, E2A, E3A, E4A, E1B, E2B, E3B, E4B und vier Ausgänge A1, A2, A3, A4 auf. Hierbei sind ein erster Eingang E1A und ein zweiter Eingang E1B über einen ersten Transistor T1 mit einem ersten Ausgang A1 verbindbar. Ein weiterer erster Eingang E2A und ein weiterer zweiter Eingang E2B sind über einen zweiten Transistor T2 mit einem zweiten Ausgang A2 verbindbar. Ein weiterer erster Eingang E3A und ein weiterer zweiter Eingang E3B sind über einen dritten Transistor T3 mit einem dritten Ausgang A3 verbindbar. Ein weiterer erster Eingang E4A und ein weiterer zweiter Eingang E4B sind über einen vierten Transistor T4 mit einem vierten Ausgang A4 verbindbar. Somit werden bei einem ersten Einlesevorgang jeweils die vier ersten Eingänge E1A, E2A, E3A, E4A des Multiplexers 16 mit jeweils einem der Ausgänge A1, A2, A3, A4 des Multiplexers 16 verbunden, so dass vier Analogsignale, welche an den vier ersten Eingänge E1A, E2A, E3A, E4A des Multiplexers 16 anliegen, an die vier Analogeingänge AIN1, AIN2, AIN3, AIN4 des ASIC-Bausteins 12 durchgeschaltet werden und eingelesen werden können. In einem zweiten Einlesevorgang werden jeweils die vier zweiten Eingänge E1B, E2B, E3B, E4B des Multiplexers 16 mit jeweils einem der Ausgänge A1, A2, A3, A4 des Multiplexers 16 verbunden, so dass vier weitere Analogsignale, welche an den vier zweiten Eingänge E1B, E2B, E3B, E4B des Multiplexers 16 anliegen, an die vier Analogeingänge AIN1, AIN2, AIN3, AIN4 des ASIC-Bausteins 12 durchgeschaltet werden und eingelesen werden können. Das bedeutet, dass die Multiplexerfunktion 14 des ASIC-Bausteins 12 die Einlesefunktion der Analogeingänge AIN1, AIN2, AIN3, AIN4 wiederholt aktiviert, bis an den Eingängen E1A, E2A, E3A, E4A, E1B, E2B, E3B, E4B des Multiplexers 16 anliegende Analogsignale eingelesen sind. Somit kann die Anzahl der einzulesenden Analogsignale von vier auf acht erhöht werden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung 10 umfasst die Einlesefunktion eine Diagnosefunktion zur Fehlererkennung.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, entspricht im dargestellten Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung 10 die Anzahl der Ausgänge A1, A2, A3, A4 des Multiplexers 16 der Anzahl von Analogeingängen AIN1, AIN2, AIN3, AIN4 des ASIC-Bausteins 12. Dadurch können acht Analogsignale über die vier Analogeingänge AIN1, AIN2, AIN3, AIN4 des ASIC-Bausteins 12 eingelesen werden. Sollen nur sieben Analogsignale über die vier Analogeingänge AIN1, AIN2, AIN3, AIN4 des ASIC-Bausteins 12 eingelesen werden, dann kann ein Multiplexer mit sechs Eingängen E1A, E2A, E3A, E1B, E2B, E3B und drei Ausgängen A1, A2, A3 verwendet werden, wobei nur drei Analogeingänge AIN1, AIN2, AIN3 des ASIC-Bausteins 12 jeweils mit einem der Ausgänge A1, A2, A3 des Multiplexers verbunden ist, so dass der ASIC-Baustein 12 insgesamt sieben Analogsignale einlesen kann.
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Die Anzahl von Eingängen E1A, E2A, E3A, E4A, E1B, E2B, E3B, E4B, welche aufeinanderfolgend elektrisch mit dem mindestens einen Ausgang A1, A2, A3, A4 des Multiplexers 16 und dem mindestens einen Analogeingang AIN1, AIN2, AIN3, AIN4 des ASIC-Bausteins 12 verbindbar ist, basiert auf einer Anzahl von verfügbaren Analogausgängen AO1, AO2 des ASIC-Bausteins 12. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur der erste Analogausgang des ASIC-Bausteins 12 für die Ansteuerung des Multiplexers 16 verfügbar, so dass nur jeweils zwei Eingänge E1A, E2A, E3A, E4A, E1B, E2B, E3B, E4B mit dem jeweiligen Ausgang A1, A2, A2, A4 verbindbar sind. Ein zweiter Analogausgang AO2 des ASIC-Bausteins 12 wird zur Ausgabe eines Analogsignals verwendet.
