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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Datenverarbeitungsvorrichtung zur Verbindung mit einem Kommunikationsbus und ein Verfahren zumindest zum Betreiben der Datenverarbeitungsvorrichtung. Ferner wird ein System zur Datenverarbeitung mit der Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt. Zusätzlich oder alternativ wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren zumindest teilweise auszuführen. Zusätzlich oder alternativ wird ein computerlesbares Medium bereitgestellt, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren zumindest teilweise auszuführen.
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LIN (engl. Für Local Interconnect Network) ist ein serielles Netzwerkprotokoll, das für die Kommunikation zwischen Komponenten in Kraftfahrzeugen verwendet wird. Es handelt sich um ein serielles Ein-Draht-Netzwerkprotokoll, das die Kommunikation mit bis zu 19,2 Kbit/s bei einer Buslänge von 40 Metern unterstützt.
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Der LIN-Bus kann dabei zur sog. slave node position detection (SNPD) oder zum sog. autoaddressing bzw. zur sog. automatischen Adresszuweisung genutzt werden. Diese Verfahren ermöglichen die Erkennung der Position von Slave-Knoten auf dem LIN-Bus und erlauben die Zuweisung einer eindeutigen Knotenadresse. Dies ermöglicht wiederum den Anschluss ähnlicher oder gleicher Geräte am Bus ohne end of line programming oder connector pin programming, sodass Standard-Slaves auf beliebige Weise bzw. in beliebiger Reihenfolge angeschlossen werden können.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Adresszuweisung in LIN-Bus-Systemen bekannt.
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Im Detail, die
EP 1490772 B1 betrifft ein Verfahren zum Adressieren der Teilnehmer eines Bussystems mit einer Steuereinheit, einem von der Steuereinheit ausgehenden Bus und mit mehreren adressierbaren Teilnehmern, die an dem Bus angeschlossen sind, wobei bei dem Verfahren:
- - jeder noch nicht adressierte Teilnehmer zum Identifizieren einen Identifizierstrom in den Bus einspeist, wobei sämtliche Identifizierströme durch den Bus in Richtung auf die Steuereinheit fließen,
- - jeder noch nicht adressierte Teilnehmer den durch den Bus fließenden Strom detektiert,
- - lediglich derjenige noch nicht adressierte Teilnehmer, der keinen Strom oder lediglich einen Strom detektiert, der kleiner als ein vorgebbarer erster Schwellwert ist, als ein noch nicht adressierter Teilnehmer identifiziert wird,
- - dem so identifizierten Teilnehmer zwecks Adressierung eine Adresse zugeordnet wird, und
- - die zuvor genannten Schritte ohne den jeweils zuletzt adressierten Teilnehmer durchgeführt werden, bis sämtliche noch nicht adressierten Teilnehmer adressiert sind.
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Die
US 2021/0173717 A1 betrifft ein Verfahren zur Identifizierung von Busknoten eines Bussystems, dass es möglich macht, Busslaves zwei verschiedener Typen im Mischverbau betreiben zu können. Die Erkennung, welcher Busslave in einer Adressierphase noch keine Adresse zugewiesen bekommen hat, erfolgt in Abhängigkeit vom Typ des Busslave unterschiedlich. In sämtlichen Fällen aber wird stets der am weitesten vom Busmaster an die Busleitung angeschlossene Busslave als derjenige Busslave identifiziert, dem eine Adresse zugeordnet werden soll.
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Die
US 2019/0173838 A1 betrifft einen Busknoten, der zur Durchführung eines Verfahrens zur Vergabe von Busadressen an Busknoten eines seriellen Datenbussystems in der Lage ist. Das Verfahren zur Vergabe von Busadressen an Busknoten eines seriellen Datenbussystems wird mit Hilfe von Bus-Shunt-Widerständen in den einzelnen Busknoten des Datenbussystems in einem Vergabezeitraum durchgeführt. Nach dem Durchführen des Verfahrens zur Vergabe von Busadressen an die Busknoten des seriellen Datenbussystems in dem Vergabezeitraum schließt sich ein Betriebszeitraum an. Der Busknoten weist einen solchen Bus-Shunt-Widerstand auf. Der Busknoten zeichnet sich durch einen Bus-Shunt-Überbrückungsschalter aus, der vor Vergabe einer Busadresse an den Busknoten im Vergabezeitraum geöffnet ist und der nach Vergabe einer Busadresse an den Busknoten im Vergabezeitraum geschlossen ist und der in dem Betriebszeitraum geschlossen ist.
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Die
DE 10 2018 104 489 A1 betrifft e in Datenbussystem mit Busknoten für einen seriellen Datenbus, die jeweils einen Bus-Shunt-Widerstand aufweisen, der jeweils in den Datenbus eingefügt ist. Des Weiteren sollen sie eine Adressierungsstromquelle zur Ermittlung der Busposition des Busknotens im Datenbus aufweisen, die einen Adressierungsstrom in der Art in den Datenbus geregelt zusätzlich einspeisen kann, dass der Gesamtstrom durch den Bus-Shunt-Widerstand des Busknotens einem vorgegebenen oder berechneten oder sonst wie bestimmten Summenstrom entspricht. Die Regelung erfolgt dabei über den besagten Regelkreis. Dabei durchströmt der Adressierungsstrom den Bus-Shunt-Widerstand des betreffenden Autoadressierungsbusknotens. Eine Variante des vorgeschlagenen Busknotens verfügt dabei über Mittel, um den Strom durch den Bus-Shunt-Widerstand zu detektieren, was die Erfassung eines Messwerts umfassen kann. Dieser detektierte Strom durch den Bus-Shunt-Widerstand kann in der Weise für einen Selbsttest genutzt werden, dass die oben beschriebenen Fehler (z.B. Bus-Shunt-Widerstandsabriss) detektiert werden können. In einer besonders bevorzugten Variante des Autoadressierungsbusknotens erhöht die Adressierungsstromquelle den Adressierungsstrom mit einer ersten Zeitkonstante und erniedrigt ihn mit einer zweiten Zeitkonstante, die kleiner als die erste Zeitkonstante ist.
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Die
US 2017/0359195 A1 betrifft eine integrierte Schaltungsvorrichtung zur Steuerung von LIN-Slave-Knoten auf der Grundlage eines von einer LIN-Master-Steuerungsvorrichtung übertragenen Steuersignals. Die IC-Vorrichtung umfasst eine Slave-Knotenschaltung zur Verarbeitung des Steuersignals, wenn es in Form eines LIN-Nachrichtenrahmens über einen ersten Datenleitungsanschluss empfangen wird. Die IC-Vorrichtung umfasst auch eine Master-Knotenschaltung zur Verarbeitung weiterer Steuersignale, die in Form von LIN-Nachrichtenrahmen über einen zweiten Datenleitungsanschluss an die LIN-Slave-Knoten übertragen werden. Die IC-Vorrichtung umfasst auch eine Verarbeitungseinheit zur Steuerung der LIN-Slave-Knoten auf der Grundlage des Steuersignals durch Zusammenstellen der weiteren Steuersignale.
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Die
EP 1490772 B1 betrifft dabei die sog. BSM (engl. für Bus Shunt Methode) autoaddressing procedure bzw. Auto-Adressierungsprozedur. Zu Beginn dieses Verfahrens ist keinem der SNPD-Geräte eine Adresse zugewiesen. Die Autoadressierungsroutine wird während des Break-Feldes des LIN Kommunikationsprotokolls durchgeführt. Das Break-Feld ist in drei Phasen, umfassend eine Offset-Strommessung, gefolgt von einem Pull-up-Betrieb, wiederum gefolgt von einem Stromquellenmodus, unterteilt. Für die Offset-Strommessung bzw. die Offset-Phase werden alle Ausgänge, Pull-ups und Stromquellen abgeschaltet und der Busstrom (loffset) wird gemessen. Während der zweiten Phase werden die Pull-ups eingeschaltet, wobei die Stromquellen ausgeschaltet bleiben. Es wird der Busstrom (IPU) gemessen und Knoten mit ΔI = IPU-Ioffset < 1 mA werden „ausgewählt“. In der dritten, vorliegend als Stromquellenmodus bezeichneten Phase, schalten die ausgewählten Knoten die Stromquelle ein, alle anderen schalten die Pull-ups aus. Der Busstrom (ICS) wird gemessen. Der Knoten mit ΔI = ICS-Ioffset < 1 mA wird als letzter Knoten erkannt. Die Stromquellen werden abgeschaltet und Pull-Ups eingeschaltet. Der letzte Knoten akzeptiert die in der LIN-Konfigurationsnachricht enthaltene Adresse. Diese Technik ist in dem oben genannten Patent
EP 1490772 B1 aber auch in
US 7091876 B2 beschrieben.
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Damit die SNPD-Geräte das oben beschriebene Verfahren zur Adresszuweisung durchführen können, erfolgt eine Offset-Kalibrierung eines Spannungsverstärkers (sog. Auto-Addresssing-Verstärker) der SNPD-Geräte während der Herstellung und/oder Entwicklung der Geräte. Der dabei erhaltene Kalibrierwert wird dann abgespeichert in dem Gerät und ist für den Auto-Addresssing-Verstärker fest eingestellt. Nachträgliche Änderungen am Offset durch diverse Effekte (z.B Packaging, Alterung, Driften und ähnliches) können dabei als systematischer Fehler nur schwer berücksichtigt werden.
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Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche jeweils geeignet sind, den Stand der Technik zu bereichern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die nebengeordneten Ansprüche und die Unteransprüche haben optionale Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.
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Danach wird die Aufgabe durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung zur Verbindung mit einem Kommunikationsbus, optional eines Kraftahrzeugs, gelöst.
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Die Datenverarbeitungsvorrichtung umfasst eine Auswertelogik, eine Offsetschaltung, die ausgestaltet ist, um eine Offsetspannung zu erzeugen und zu der Auswertelogik auszugeben, und einen Spannungsverstärker, der ausgestaltet ist, um eine über einen zu dem Kommunikationsbus verbindbaren Messwiderstand abfallende Spannung zu verstärken und eine so erhaltene verstärkte Spannung zu der Auswertelogik auszugeben.
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Die Auswertelogik ist ausgestaltet, um eine Höhe der von der Offsetschaltung ausgegeben Offsetspannung im (weiteren) Betrieb der Datenverarbeitungsvorrichtung basierend auf der verstärkten Spannung und der (an der Auswertelogik) empfangenen Offsetspannung einzustellen.
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Je nachdem, wo die Offsetschaltung die Offsetspannung einspeist, kann die Offsetspannung und direkt oder (sozusagen indirekt) über den Spannungsverstärker an die Auswertelogik ausgegeben werden. Im Detail heißt bedeutet dies, dass die Offsetschaltung ausgestaltet sein kann, um die Offsetspannung zu erzeugen und die erzeugte Offsetspannung an den Spannungsverstärker auszugeben. Der Spannungsverstärker kann dann eingangsseitig zu der Offsetschaltung und ausgangsseitig zu der Auswertelogik verbundenen sein und ausgestaltet sein, um eine Spannung zu verstärken, die aus einer Summe der über den zu dem Kommunikationsbus verbindbaren Messwiderstand abfallenden Spannung und der Offsetspannung resultiert, und eine so erhaltene verstärkte Spannung, welche die Offsetspannung bereits umfasst, zu der Auswertelogik auszugeben. Die Auswertelogik nutzt dann die von dem Spannungsverstärker empfangene verstärkte Spannung, um die Offsetspannung einzustellen. Die Offsetschaltung kann aber auch, zusätzlich oder alternativ, ausgestaltet sein, um die Offsetspannung zu erzeugen und die erzeugte Offsetspannung direkt an die Auswertelogik auszugeben, sodass der Spannungsverstärker (eingangsseitig nur zum Messwiderstand aber nicht zu der Offsetschaltung und) ausgangsseitig zu der Auswertelogik verbundenen sein kann und ausgestaltet sein kann, um die Spannung zu verstärken, die über den zu dem Kommunikationsbus verbindbaren Messwiderstand abfällt, und eine so erhaltene verstärkte Spannung zu der Auswertelogik auszugeben. Die Auswertelogik nutzt dann die von dem Spannungsverstärker empfangene verstärkte Spannung und addiert die direkt von der Offsetschaltung empfangene bzw. nicht verstärkte Offsetspannung,, um die Höhe der Offsetspannung einzustellen.
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Bei dem Kommunikationsbus kann es sich um einen, optional seriellen, Datenbus, z.B. einen LIN-Bus, handeln. Bei der Datenverarbeitungsvorrichtung kann es sich um ein SNPD-Gerät handeln.
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Bei der Auswertelogik kann es sich um einen endlichen Automat (EA, auch Zustandsmaschine, Zustandsautomat; englisch finite state machine, FSM) handeln. Darunter kann ein Modell eines Verhaltens, umfassend Zustände, Zustandsübergänge und Aktionen, verstanden werden. Ein Automat heißt endlich, wenn die Menge der Zustände, die er annehmen kann, endlich ist. Ein endlicher Automat ist ein Spezialfall aus der Menge der Automaten. Bei digitalen Schaltungen werden EA mit Hilfe von speicherprogrammierbaren Steuerungen, logischen Gattern, Flip-Flops und/oder Relais aufgebaut. Eine Hardwareimplementation kann ein Register, um die Zustandsvariable zu speichern, eine Logikeinheit, die die Zustandsübergänge bestimmt, eine zweite Logikeinheit, die für die Ausgabe verantwortlich ist, sowie einen Taktgeber und/oder ein Verzögerungsglied, um zwischen vorherigem, aktuellem und nachfolgendem Zustand weiterschalten/unterscheiden zu können, umfassen.
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Bei der Auswertelogik kann es sich, zusätzlich oder alternativ, um einen Prozessor, optional eine CPU (engl. für Central Processing Unit), handeln. In der Informatik ist ein Prozessor oder eine Verarbeitungseinheit ein elektrisches Bauteil (digitaler Schaltkreis), das Operationen an einer externen Datenquelle, in der Regel einem Speicher oder einem anderen Datenstrom, durchführt und optional die Form eines Mikroprozessors hat, der optional auf einem einzigen integrierten Metalloxid-Halbleiter-Chip implementiert sein kann.
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Die Auswertelogik kann einen Algorithmus aufweisen, der die von dem Spannungsverstärker ausgegebene verstärkte Spannung, direkt oder indirekt, als Eingangsgröße erhält und basierend auf dieser gemäß den Regeln des Algorithmus die Offsetspannung einstellt bzw. anpasst.
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Unter der Offset-Spannung bzw. Offsetspannung kann eine Kenngröße für eine (additive) systematische Abweichung eines Kennlinienverlaufs eines elektrischen Gerätes vom idealerweise zu erwartenden Verlauf verstanden werden. Vorliegend kann darunter optional die Eingangs-Offset-Spannung des Spannungsverstärkers, der einen Operationsverstärker aufweisen kann oder als solcher ausgeführt sein kann, verstanden werden. Denkbar ist, dass die Offsetspannung diejenige Spannung ist, die am Spannungsverstärker eingangsseitig einzugeben ist, damit eine Ausgangsspannung des Spannungsverstärkers bei vorgegebener Eingangsspannung, die zusätzlich zur Offsetspannung in den Spannungsverstärker eingegeben wird, einem bestimmten (Referenz-) (Spannung-) Wert entspricht. In einem Fall kann die Offsetspannung die Differenzeingangsspannung für den Spannungsverstärker sein, die erforderlich ist, damit vom Spannungsverstärker eine Ausgangsspannung von null erzeugt wird, wenn neben der Offsetspannung keine andere bzw. weitere Eingangsspannung am Spannungsverstärker anliegt. Die Offenbarung ist aber nicht darauf beschränkt. Vielmehr kann auch ein von null abweichender Spannungswert als Zielwert durch Einstellen der Offsetspannung erreicht werden, z.B. ein Spannungswert größer null, wenn negative Ströme gemessen werden sollen.
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Die Offenbarung bietet dabei eine Reihe von Vorteilen, u.a. da der Offset während des Betriebs der Datenverarbeitungsvorrichtung automatisiert einstellbar ist bzw. eingestellt wird. Damit können die oben beschriebenen Änderungen am Offset des Spannungsverstärkers, optional des Auto-Addresssing-Verstärkers, durch diverse Effekte (z.B. Packaging, Alterung, Driften und ähnliches) im Betrieb der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeglichen werden. Weiterhin kann dadurch ein Aufwand für ein Kalibrieren und Einstellen des Offsets während der Entwicklung und/oder der Herstellung der Datenverarbeitungsvorrichtung minimiert werden oder wegfallen.
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Nachfolgend werden mögliche Weiterbildungen der oben beschriebenen Datenverarbeitungsvorrichtung im Detail erläutert. Alle diese Weiterbildungen verstärken alleine oder in Kombination die oben beschriebenen Vorteile der offenbarungsgemäßen Datenverarbeitungsvorrichtung.
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Die Auswertelogik kann ausgestaltet sein, um basierend auf der verstärkten Spannung und der Offsetspannung sowie einem vorbestimmten Referenzwert die Höhe der Offsetspannung im Betrieb der Datenverarbeitungsvorrichtung einzustellen.
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Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann einen Analog-Digital-Wandler umfassen, über den die Auswertelogik zu dem Spannungsverstärker verbunden ist. Der Analog-Digital-Wandler kann ausgestaltet sein, um die von dem Spannungsverstärker verstärkte Spannung und die Offsetspannung von einem analogen Wert in einen digitalen Wert zu wandeln und an die Auswertelogik auszugeben. Die Auswertelogik kann ausgestaltet sein, um die Höhe der von der Offsetschaltung ausgegebenen Offsetspannung im Betrieb der Datenverarbeitungsvorrichtung basierend auf dem von dem Analog-Digital-Wandler empfangenen digitalen Wert der verstärkten Spannung und der Offsetspannung einzustellen. Auch hier kann die Offsetspannung, wie oben im Detail dargelegt, je nach Position bzw. Verschaltung der Offsetschaltung bereits Teil der verstärkten Spannung sein.
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Die Auswertelogik kann ausgestaltet sein, um basierend auf dem digitalen Wert der verstärkten Spannung und der Offsetspannung sowie einer Höhe des Messwiderstands einen Stromwert zu bestimmen und basierend auf dem bestimmten Stromwert eine Höhe der von der Offsetschaltung ausgegeben Offsetspannung im Betrieb der Datenverarbeitungsvorrichtung einzustellen.
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Die Auswertelogik kann ausgestaltet sein, um den bestimmten Stromwert mit dem Referenzwert zu vergleichen und die Offsetspannung so anzupassen, dass eine Differenz zwischen dem Stromwert und dem Referenzwert verringert wird.
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Die Auswertelogik kann ausgestaltet sein, um die Offsetspannung schrittweise so anzupassen, dass eine Differenz zwischen dem Stromwert und dem Referenzwert verringert wird.
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Das oben Beschriebene lässt sich mit anderen Worten und auf eine konkretere Ausgestaltung der Offenbarung bezogen wie nachfolgend rein optional und nicht einschränkend beschrieben zusammenfassen: Die Eingangsspannung des als AA-AMP (kurz für Auto-Addressing Verstärker) bezeichenbaren Verstärkers kann die Differenzspannung zwischen dem Potenzial des positiven Eingangs des Verstärkers (wird auch als Bus Master) und dem negativen Eingang des Verstärkers (wird auch als Bus Slave bezeichnet) sein. Der Verstärker kann eine Offset-Schaltung umfassen, die mittels eines Steuersignals der als Auswertelogik bezeichenbaren Auswerteschaltung gesteuert werden kann. Diese Offset-Schaltung kann optional eine Offset-Spannung entsprechend einem Offset-Wert erzeugen. Die Summe aus Offset-Spannung und Eingangsspannung kann das Eingangssignal des Verstärkers sein. Der Verstärker kann das Eingangssignal optional zu einem verstärkten Eingangssignal verstärken. Ein Analog-Zu-Digital-Wandler kann das verstärkte Eingangssignal in ein digitales Signal wandeln.
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Die Logik kann die Adressierungsstromquelle und den Slave-Widerstand und die zugehörigen Schalter steuern. In der Offset-Phase des Buszyklus kann die Logik einen Stromwert erfassen. Denkbar ist, dass die Vorrichtung zur Bestimmung des Offsetwerts einen oder mehrere Bestimmungsläufe zeitlich hintereinander während der Offset-Phase durchführt. Der Offset-Wert kann zu Beginn eines Bestimmungslaufs einen (optional vordefinierten) Start-Wert haben bzw. diesem entsprechen. Denkbar ist, dass die Logik den erfassten Stromwert mit einem Referenzwert vergleicht und einen Differenzwert zwischen dem erfassten Stromwert und dem Referenzwert bildet. Denkbar ist folgendes: Ist der Differenzwert größer, so veranlasst die Logik die Offset-Schaltung, die erzeugte Offsetspannung um einen vordefinierten oder berechneten Wert abzusenken, indem sie den Offset-Wert entsprechend anhebt. Ist der Differenzwert kleiner, so veranlasst die Logik die Offset-Schaltung, die erzeugte Offsetspannung um einen vordefinierten oder berechneten Wert anzuheben, indem sie den Offset-Wert entsprechend absenkt. Für beides kann z.B. eine sukzessive Approximation genutzt werden. Diese Schritte können wiederholt innerhalb eines Bestimmungslaufes durchlaufen werden. Der Bestimmungslauf kann beendet werden, wenn der Differenzwert betragsmäßig kleiner als ein vorgegebener Wert ist und/oder wenn die Offset-Phase beendet ist. Der dann eingestellte Offset-Wert kann der ermittelte Offsetwert dieses Bestimmungsdurchlaufs sein. Denkbar ist, dass die Logik über mehrere ermittelte Offset-Werte mehrerer Bestimmungsläufe mittelt und so einen finalen Offset-Wert erzeugt. Die Offset-Schaltung kann von da an eine Offset-Spannung entsprechend dem finalen Offset-Wert erzeugen.
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Ferner betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Betreiben der oben beschriebenen Datenverarbeitungsvorrichtung. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen der Offsetspannung mittels der Offsetschaltung und ein Ausgeben der erzeugten Offsetspannung zu der Auswertelogik, ein Verstärken der über den zu dem Kommunikationsbus verbindbaren Messwiderstand abfallenden Spannungmittels dem Spannungsverstärker, und ein Ausgeben der so erhaltenen verstärkten Spannung von dem Spannungsverstärker zu der Auswertelogik. Das Verfahren umfasst ferner ein Einstellen der Höhe der von der Offsetschaltung ausgegeben Offsetspannung im Betrieb der Datenverarbeitungsvorrichtung basierend auf der verstärkten Spannung und der Offsetspannung.
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Bei dem Verfahren kann es sich um ein computer-implementiertes Verfahren handeln, d.h. einer, mehrere oder alle Schritte des Verfahrens können zumindest teilweise von einem Computer bzw. einer Vorrichtung zur Datenverarbeitung bzw. einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden.
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Das Verfahren kann Teil eines Auto-Adressierungs-Verfahrens sein, bei dem der Datenverarbeitungsvorrichtung eine eindeutige Kennung zugewiesen wird. Bei dem Auto-Adressierungs-Verfahren kann es sich beispielsweise um das eingangs beschriebene BSM auto-addressing procedure handeln. Das Verfahren kann, optional vollständig, in der ersten Phase, der sog. Offset-Phase dieses Auto-Addressing-Verfahrens, durchgeführt bzw. ausgeführt werden. Im Detail kann dies bedeuten, dass während der Offset-Phase des sog. LIN-Breakfields im Auto-Addressing-Zyklus, zumindest zeitweise zusätzlich und/oder alternativ zu der normalen bzw. herkömmlichen Messung des Stromes im LIN-Bus, ein Algorithmus ausgeführt wird, welcher eine Offset-Trimmungsschaltung des Spannungsverstärkers bedient. Ziel dabei kann sein, einen Strommesswert an einen bekannten Zielwert anzugleichen. Mit anderen Worten, die Offset-Kalibration kann in jeder Datenverarbeitungsvorrichtung bzw. von jedem Slave am LIN-Bus (sog. SNPD-Geräte) immer bzw. automatisch im Auto-Adressierungszyklus gestartet werden. Dafür kann die Offset-Phase des LIN SNPD genutzt werden. Es kann dann z.B. eine sukzessive Approximation oder ein ähnlicher Algorithmus Anwendung finden, der die Trimmschaltung des Auto-Adressierungs-Verstärkers verwendet, um dessen Offset einzustellen. Dadurch können u.a. Effekte durch Driften (z.B. Packaging, Alterung, Belastungen etc.) reduziert oder gar eliminiert werden.
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Das oben mit Bezug zur Datenverarbeitungsvorrichtung Beschriebene gilt analog auch für das Verfahren und umgekehrt.
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Ferner betrifft die Offenbarung ein System zur Datenverarbeitung, wobei das System die oben beschriebene Datenverarbeitungsvorrichtung und eine Steuervorrichtung, die über den Kommunikationsbus mit der Datenverarbeitungsvorrichtung verbunden ist, umfasst. Die Steuervorrichtung ist ausgestaltet, um die Datenverarbeitungsvorrichtung über den Kommunikationsbus so anzusteuern, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung das oben beschriebene Verfahren ausführt.
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Bei der Steuervorrichtung kann es sich um eine elektronische Steuereinheit (engl. ECU = electronic control unit) handeln. Das elektronische Steuergerät bzw. die elektronische Steuereinheit kann eine intelligente prozessorgesteuerte Einheit sein, die z.B. über ein Central Gateway (CGW) mit anderen Modulen kommunizieren kann und die ggf. über Feldbusse, wie den CAN-Bus, LIN-Bus, MOST-Bus, FlexRay und/oder über Automotive-Ethernet, z.B. zusammen mit Telematiksteuergeräten und/oder einer Umfeldsensorik, das Fahrzeugbordnetz bilden kann. Denkbar ist, dass das Steuergerät für das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs relevante Funktionen, wie die Motorsteuerung, die Kraftübertragung, das Bremssystem und/oder das Reifendruck-Kontrollsystem, steuert. Außerdem können Fahrerassistenzsysteme, wie beispielsweise ein Parkassistent, eine angepasste Geschwindigkeitsregelung (ACC, engl. Adaptive Cruise Control), ein Spurhalteassistent, ein Spurwechselassistent, eine Verkehrszeichenerkennung, eine Lichtsignalerkennung, ein Anfahrassistent, ein Nachtsichtassistent und/oder ein Kreuzungsassistent, von dem Steuergerät gesteuert werden.
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Insbesondere in dem Fall, in dem der Kommunikationsbus, über den die Datenverarbeitungsvorrichtung zu der Steuervorrichtung verbunden ist, ein LIN-Bus ist, aber auch in weiteren bzw. anderen Fällen, kann die Datenverarbeitungsvorrichtung als Slave und die Steuervorrichtung als Master betrachtet werden.
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Dabei ist das System zur Datenverarbeitung nicht auf einen einzigen Master oder Slave beschränkt. Vielmehr ist denkbar, dass mehrere Master und/oder Slaves vorgesehen sind, die über einen einzigen oder mehrere Kommunikationsbusse miteinander bzw. zueinander verbunden sind.
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Das oben mit Bezug zur Datenverarbeitungsvorrichtung und zum Verfahren Beschriebene gilt analog auch für das System und umgekehrt.
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Ferner betrifft die Offenbarung ein Kraftfahrzeug, das die oben beschriebene Datenverarbeitungsvorrichtung oder das oben beschriebene System zur Datenverarbeitung umfasst.
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Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, wie ein Automobil, ein motorisiertes Zwei- oder Dreirad, und/oder ein Nutzfahrzeug, wie einen Lastkraftwagen, handeln.
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Das Kraftfahrzeug kann automatisiert sein. Das Kraftfahrzeug kann ausgestaltet sein, um eine Längsführung und/oder eine Querführung bei einem automatisierten Fahren des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise und/oder zumindest zeitweise zu übernehmen.
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Das automatisierte Fahren kann so erfolgen, dass die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs (weitgehend) autonom erfolgt. Das automatisierte Fahren kann zumindest teilweise und/oder zeitweise durch die Datenverarbeitungsvorrichtung bzw. das System zur Datenverarbeitung gesteuert werden.
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Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 1 sein, d.h. bestimmte Fahrerassistenzsysteme aufweisen, die den Fahrer bei der Fahrzeugbedienung unterstützen, wie beispielsweise der Abstandsregeltempomat (ACC).
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Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 2 sein, d.h. so teilautomatisiert sein, dass Funktionen wie automatisches Einparken, Spurhalten bzw. Querführung, allgemeine Längsführung (insb. Anfahren), Beschleunigen und/oder Abbremsen von Fahrerassistenzsystemen übernommen werden können.
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Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 3 sein, d.h. so bedingungsautomatisiert, dass der Fahrer das System Fahrzeug nicht durchgehend überwachen muss. Das Kraftfahrzeug führt selbstständig Funktionen wie das Auslösen des Blinkers, Spurwechsel und/oder Spurhalten durch. Der Fahrer kann sich anderen Dingen zuwenden, wird aber bei Bedarf innerhalb einer Vorwarnzeit vom System aufgefordert die Führung zu übernehmen.
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Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 4 sein, d.h. so hochautomatisiert, dass die Führung des Fahrzeugs dauerhaft vom System Fahrzeug übernommen wird. Werden die Fahraufgaben vom System nicht mehr bewältigt, kann der Fahrer aufgefordert werden, die Führung zu übernehmen.
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Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 5 sein, d.h. so vollautomatisiert, dass der Fahrer zum Erfüllen der Fahraufgabe nicht erforderlich ist. Außer dem Festlegen des Ziels und dem Starten des Systems ist kein menschliches Eingreifen erforderlich. Das Kraftfahrzeug kann ohne Lenkrad und Pedale auskommen.
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Ferner betrifft die Offenbarung ein Computerprogramm für eine Auswertelogik für eine Datenverarbeitungsvorrichtung zur Verbindung mit einem Kommunikationsbus.
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Die Datenverarbeitungsvorrichtung umfasst eine Offsetschaltung, die ausgestaltet ist, um eine Offsetspannung zu erzeugen und zu der Auswertelogik auszugeben, und einen Spannungsverstärker, der ausgestaltet ist, um eine über einen zu dem Kommunikationsbus verbindbaren Messwiderstand abfallende Spannung zu verstärken und eine so erhaltene verstärkte Spannung zu der Auswertelogik auszugeben.
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Das Computerprogramm umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch die Auswertelogik die Auswertelogik veranlassen, eine Höhe der von der Offsetschaltung ausgegeben Offsetspannung im Betrieb der Datenverarbeitungsvorrichtung basierend auf der verstärkten Spannung und der Offsetspannung einzustellen.
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Ein Programmcode des Computerprogramms kann in einem beliebigen Code vorliegen, insbesondere in einem Code, der für Steuerungen von Kraftfahrzeugen geeignet ist.
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Bei der Datenverarbeitungsvorrichtung kann es sich um die oben beschriebene Datenverarbeitungsvorrichtung handeln.
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Das Computerprogramm kann Befehle umfassen, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, optional die oben beschriebene Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder das oben beschriebene System zur Datenverarbeitung, diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren zumindest teilweise aus- bzw. durchzuführen.
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Das oben mit Bezug zur Datenverarbeitungsvorrichtung, zum Kraftfahrzeug und zum Verfahren Beschriebene gilt analog auch für das Computerprogramm und umgekehrt.
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Ferner wird ein computerlesbares Medium, insbesondere ein computerlesbares Speichermedium, bereitgestellt, welches das oben beschriebene Computerprogramm zumindest teilweise umfasst.
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Das heißt, es kann ein computerlesbares Medium bereitgestellt werden, das ein oben definiertes Computerprogramm umfasst. Bei dem computerlesbaren Medium kann es sich um ein beliebiges digitales Datenspeichergerät handeln, wie zum Beispiel einen USB-Stick, eine Festplatte, eine CD-ROM, eine SD-Karte oder eine SSD-Karte.
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Das Computerprogramm muss nicht zwingend auf einem solchen computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, um dem Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt zu werden, sondern kann auch über das Internet oder anderweitig extern bezogen werden.
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Das computerlesbare Medium kann Befehle umfassen, die bei der Ausführung der Befehle durch einen Computer, optional die oben beschriebene Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder das oben beschriebene System zur Datenverarbeitung, diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren zumindest teilweise auszuführen.
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Das oben mit Bezug zum Verfahren, zur Datenverarbeitungsvorrichtung, zum Computerprogramm und zum Kraftfahrzeug Beschriebene gilt analog auch für das computerlesbare Medium und umgekehrt.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben.
- 1 zeigt schematisch eine offenbarungsgemäße Datenverarbeitungsvorrichtung zur Verbindung mit einem Kommunikationsbus eines Kraftahrzeugs, und
- 2 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines offenbarungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der in 1 dargestellten Datenverarbeitungsvorrichtung.
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Das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 weist ein System zur Datenverarbeitung 2 mit mehreren in Reihe geschalteten (s. gestrichelte Pfeile in 1), nachfolgend als Slave bezeichneten Datenverarbeitungsvorrichtungen 3 (wobei in 1 nur eine bzw. einer dargestellt ist) auf, die über einen vorliegend als LIN-Bus ausgeführten Kommunikationsbus 4 zu einer als ECU ausgeführten und nachfolgend als Master bezeichneten Steuervorrichtung 5 verbunden sind. Die mit VS bezeichnete Leitung stell eine Versorgungsspannung für die Slaves 3 und den Master 5 bereit, wobei die mit GND (engl. für Ground) bezeichnete Leitung auf Masse liegt.
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Nachfolgend wird der in 1 dargestellte Slave 3 stellvertretend für die weiteren, nicht dargestellten Slaves beschrieben, die dieselbe Konfiguration aufweisen können.
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Der Slave 3 umfasst einen internen Messwiderstand 31, der parallel zu einem externen Messwiderstand 41 des Kommunikationsbus 4 geschaltet ist (ausreichen würde auch ein einziger dieser Messwiderstände 31, 41), einen parallel zu den beiden Messwiderständen 31, 41 geschalteten, als Operationsverstärker ausgeführten Spannungsverstärker 32, einen in Reihe zum Spannungsverstärker 32 geschalteten Analog-Digital-Wandler 33, eine in Reihe zum Analog-Digital-Wandler 33 geschaltete Auswertelogik 34 sowie eine Offsetschaltung 35, die ausgestaltet ist, um eine Offsetspannung zu erzeugen.
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Der Spannungsverstärker 32 ist eingangsseitig zu der Offsetschaltung 35 und zu den beiden Messwiderständen 31, 41 sowie ausgangsseitig über den Analog-Digital-Wandler 33 zu der Auswertelogik 34 verbundenen.
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Mit den oben beschriebenen Komponenten ist das System zur Datenverarbeitung 2 ausgestaltet, um das nachfolgend im Detail mit Bezug zu 2 beschriebene Verfahren auszuführen.
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In dem ersten Schritt S1 des Verfahrens zieht der Master 5 den Kommunikationsbus 4 auf Masse, um so von einem normalen Betriebsmodus in einen Auto-Addressing-Modus zu wechseln, wobei letzterer drei Phasen, nämlich eine Offset-Phase, gefolgt von einem Pull-up-Betrieb, wiederum gefolgt von einem Stromquellenmodus, umfasst (Details s. oben). Die nachfolgend beschriebenen Schritte des Verfahrens werden von dem Slave 3 in der ersten, d.h. der Offset-Phase, ausgeführt.
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In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird eine Offsetspannung mit einer ersten Höhe bzw. mit einem ersten Spannungswert (kann auch als Default bezeichnet werden) von der Offsetschaltung 35 ausgegeben, die dann zusätzlich zu der Spannung, die über die Messwiderstände 31, 41 abfällt, eingangsseitig am Spannungsverstärker 32 anliegt.
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In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens verstärkt der Spannungsverstärker 32 die eingangsseitig anliegende Spannung, d.h. eine aus einer Summe der über die Messwiderstände 31, 41 abfallenden Spannung und der durch die Offsetschaltung 35 erzeugten Offsetspannung resultierende Spannung.
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In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens gibt der Spannungsverstärker 32 die in dem dritten Schritt S3 erhaltene, verstärkte Spannung zu dem Analog-Digital-Wandler 33 aus.
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In einem fünften Schritt S5 des Verfahrens wandelt der Analog-Digital-Wandler 33 die erhaltene, verstärkte Spannung von einem analogen Wert in einen digitalen Wert und gibt den digitalen Wert zu der Auswertelogik 34 aus.
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In einem sechsten Schritt S6 des Verfahrens bestimmt die Auswertelogik 34 basierend auf dem erhaltenen digitalen (Spannungs-) Wert und z.B. einer Höhe bzw. Größe des gesamten Messwiderstands aufweisend bzw. vorliegend bestehend aus dem externen Messwiderstand 41 und dem internen Messwiderstand 31 einen Stromwert, der auch als Busstrom (d.h. der in dem Kommunikationsbus 4 fließende Strom) bezeichnet werden kann.
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In einem siebten Schritt S7 des Verfahrens vergleicht die Auswertelogik 34 den bestimmten Stromwert mit einem Referenzwert und bestimmt basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs, ob die Offsetspannung zu erhöhen oder zu verringern ist, sodass sich der bestimmte Stromwert dem Referenzwert annähert.
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Dementsprechend wird von der Auswertelogik 34 ein Offsetwert bestimmt, der dem Wert bzw. der Höhe der Offsetspannung entspricht, den die Offsetschaltung einzustellen hat.
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In einem achten Schritt S8 des Verfahrens gibt die Auswertelogik ein Steuersignal zu der Offsetschaltung 35 aus, um so eine Höhe der von der Offsetschaltung 35 ausgegeben Offsetspannung im Betrieb der Datenverarbeitungsvorrichtung 3, genauer gesagt während der Offset-Phase, auf den bestimmten Offsetwert einzustellen bzw. die Offsetspannung so anzupassen, dass diese dem Offsetwert entspricht, damit sich eine Differenz zwischen dem Stromwert und dem Referenzwert verringert wird.
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Der zweite bis achte Schritt S8 können dabei wiederholt ausgeführt werden, sodass die Auswertelogik 34 den Soll-Ist-Vergleich des Stromwerts mit dem Referenzwert in dem siebten Schritt S7 sowie das Ausgeben des Steuersignals zur Anpassung der Offsetspannung in dem achten Schritt S8 wiederholt durchführt. Dabei wird die Offsetspannung schrittweise so angepasst, dass der (gemessene) Stromwert nach jeder Wiederholung der Schritte S2 - S8 näher an dem Referenzwert liegt.
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Das Verfahren wird solange ausgeführt, bis die Offset-Phase vorbei ist. Dies kann einem vorbestimmten Zeitraum bzw. einer festgelegten Zeitspanne entsprechen, welche optional im genutzten Kommunikationsstandard (z.B. LIN Spezifikation) genormt sein kann. Denkbar ist auch, zusätzlich oder alternativ, dass das Verfahren solange ausgeführt wird, bis eine Differenz zwischen Referenzwert und Stromwert kleiner einem vorbestimmten Grenzwert ist.
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Nach Beendigung des Verfahrens kann der Slave 3 den bestimmten Offsetwert für das weitere bzw. noch folgende Adressierungsverfahren nutzen. Denkbar ist, dass die Auswertelogik 34 in einem letzten Durchgang bevor das Verfahren beendet wird einen Mittelwert aus mehreren oder allen (während der Offset-Phase) bestimmten Offsetwerten bestimmt und dieser vom Slave 3 für das weitere Adressierungsverfahren genutzt wird. Der Slave kann aber auch den zuletzt bestimmten Offsetwert nutzen und damit keine Änderung mehr an der Offsetschaltung 35 vornehmen.
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Denkbar ist, dass der (zuletzt) im sechsten Schritt S6 bestimmte Busstrom für das weitere Adressierungsverfahren von dem Slave 3 genutzt wird.
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Mit dem oben beschriebenen Verfahren sowie der oben beschriebenen Vorrichtung lassen sich vergleichsweise geringere Testzeiten sowie eine geringere Komplexität von Tests des Slaves in der Entwicklung und/oder Herstellung erreichen sowie äußere Einflüsse bei der Adressierung verringern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- System zur Datenverarbeitung bzw. Kommunikationssystem
- 3
- Datenverarbeitungsvorrichtung bzw. Slave
- 31
- interner Messwiderstand bzw. Shunt
- 32
- Spannungsverstärker
- 33
- Analog-Digital-Wandler
- 34
- Auswertelogik
- 35
- Offsetschaltung
- 4
- Kommunikationsbus
- 41
- externer Messwiderstand bzw. Shunt
- 5
- Steuervorrichtung bzw. Master
- S1 - S8
- Verfahrensschritte
