DE10223219B4

DE10223219B4 - Vorrichtung zur Erzeugung eines Manchester-kodierten Signals, insbesondere für ein Zugangskontrollsystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10223219B4
Application number: DE2002123219
Authority: DE
Inventors: Torsten Thiel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2022-05-25
Also published as: DE10223219A1

Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung eines Manchester-kodierten Signals
a) mit einer Einheit zur XOR-Verknüpfung zweier Signale,
b) wobei einem ersten Eingang der Einheit zur XOR-Verknüpfung ein unkodiertes Datensignal mit einer Bitdauer T zugeführt ist,
c) wobei einem zweiten Eingang der Einheit zur XOR-Verknüpfung ein Taktsignal zugeführt ist, welches eine Periodendauer T aufweist, die der Bitdauer T des zu dem Taktsignal phasensynchronen, unkodierten Datensignals entspricht, und
d) wobei am Ausgang der Einheit zur XOR-Verknüpfung das Manchester-kodierte Signal anliegt,
dadurch gekennzeichnet,
e) dass das Taktsignal und das unkodierte Datensignal von einem herkömmlichen Serial Peripheral Interface (SPI-Schnittstelle) zur synchronen Datenkommunikation erzeugt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Manchester-kodierten Signals, insbesondere für ein Zugangskontrollsystem für ein Kraftfahrzeug.
Zur Datenübertragung finden häufig Manchester-kodierte Signale Verwendung, da dieser Kode den Nachteil vermeidet, dass bei längeren Folgen gleichartiger Bits, d.h. längeren Folgen von „0" oder „1", keinerlei Signalübergänge auftreten und demzufolge beispielsweise eine Taktrückgewinnung außer Tritt fallen könnte.
Bei einem Zugangskontrollsystem ist es erforderlich, kurze Reaktionszeiten einzuhalten, um Beeinträchtigungen für Benutzer eines derartigen Systems zu vermeiden. Die immer höhere Komplexität derartiger Systeme bedingt immer höhere Datenübertragungsraten, um ausreichend kurze Reaktionszeiten zu gewährleisten. Dies führt insbesondere bei den Schlüsseleinheiten zu Problemen, da in diesen Einheiten aus Kostengründen und aus Gründen eines niedrigen Leistungsverbrauchs nur Microcontroller verwendet werden, die eine begrenzte Rechenleistung aufweisen.
Zur Erzeugung eines Manchester-kodierten Signals ist es bekannt, einen Timer eines Microcontrollers einer Schlüsseleinheit zu verwenden. Dies führt jedoch zu einer relativ hohen Prozessorauslastung. Dies wiederum bereitet Probleme, da weitere rechenintensive Aufgaben, wie beispielsweise die Verschlüsselung oder Entschlüsselung von Signalen nicht mehr in der erforderlichen kurzen Zeit bewerkstelligt werden können. Gleiches gilt für die weitere Möglichkeit, das serielle Interface eines Microcontrollers zur Erzeugung eines Manches ter-kodierten Signals zu verwenden. Soll unmittelbar über das serielle Interface das kodierte Signal ausgegeben werden, so ist auch hiermit wiederum eine entsprechende Prozessorauslastung verbunden.
Die Druckschrift DE 100 05 444 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Diebstahlschutzsystems für ein Kraftfahrzeug. Dabei hat das Diebstahlschutzsystem eine Sende- und Empfangseinheit im Kraftfahrzeug, die bei Auslösung ein Anforderungssignal aussendet, ein empfangenes Antwortcodesignal mit einem Sollcodesignal vergleicht und bei zumindest weitgehender Übereinstimmung ein Freigabesignal an ein Sicherheitsaggregat sendet, und einen tragbaren Codegeber, der nach Empfang eines Anforderungssignals ein Antwortcodesignal aussendet, wodurch eine Berechtigung des Codegebers nachgewiesen wird. Die übertragenen Signale, wie das Anforderungssignal oder das Antwortcodesignal, sind codierte Signale, die binäre Codeinformationen aufweisen. Eine derartige Codeinformation kann durch ein NRZ-Signal (Non Return to Zero) mit den logischen Zuständen H und L für jedes Bit dargestellt werden. Ein solches Signal kannbeispielsweise im Manchestercode (codiertes Format) dargestellt werden.
Die Druckschrift DE 37 80 406 T2 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Kodierung und Dekodierung binärer Informationen, wobei auf einen an sich bekannten Manchester-Kodierer verwiesen wird, der insbesondere ein Exklusiv-ODER-Gatter aufweist, dem ein unkodiertes Signal und ein Taktsignal zugeführt sind. Im Kern befasst sich die Schrift jedoch mit der Problematik einen Headerfür ein Manchester-kodiertes Signal zu entwickeln, der den Beginn einer Datenübertragung anzeigt und der zeitlich möglichst kurz ist.
Die Veröffentlichung "Vom seriellen Interface" in Auto & Elektronik, 3/2001 beschreibt die serielle Kommunikation mittels eines SPI. Jedoch ist in dieser Veröffentlichung nur davon die Rede, dass durch die Verwendung einer taktrückge winnenden Kodierung, wie der Manchester-Kodierung eine asynchrone Kommunikationsverbindung realisiert werden kann, wobei der Vorgang der Kodierung wie auch das Erzeugen bzw. das Handling des Kommunikationsprotokolls auf dem Mikrocontroller läuft.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Vorrichtung zur Erzeugung eines Manchester-kodierten Signals, insbesondere für ein Zugangskontrollsystem für ein Kraftfahrzeug, zu schaffen, wobei das kodierte Signal mit möglichst geringem Hardwareaufwand erzeugt werden kann, ohne eine wesentliche Prozessorauslastung zu verursachen.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst. Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung ist im Unteranspruch 2 angegeben. Eine Schlüsseleinheit, die die Vorrichtung umfasst, ist im Patentanspruch 3 angegeben.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass ein Manchester-kodiertes Signal aus einem Taktsignal mit einer der Bitdauer T eines zu kodierenden Signals entsprechenden Periodendauer T_p erzeugt werden kann, wenn die beiden Signale phasensynchron XOR-verknüpft werden. Da die beiden Signale bei einem Serial Peripheral Interface (SPI-Schnittstelle) bereits in dieser Form vorhanden sind, kann eine derartige Schnittstelle, die bei üblichen Microcontrollern vielfach bereits vorhanden ist, auf einfache Weise zur Erzeugung eines Manchester-kodierten Ausgangssignals eingesetzt werden. Hierzu müssen lediglich der Taktsignal-Port und der Signalport für das unkodierte Datensignal der SPI-Schnittstelle mit den Eingängen eines XOR-Gliedes verbunden werden. Am Ausgang des XOR-Gliedes liegt dann unmittelbar das Manchester-kodierte Datensignal an. Eine Belastung des Prozessors entfällt praktisch vollständig. Die Bitdauer eines Manchester-Bit entspricht der Bitdauer eines Bit des unkodierten Signals. Die Leistungsaufnahme der gesamten Schaltung wird durch das zusätzliche XOR-Glied ebenfalls nicht wesentlich erhöht und ist jedenfalls geringer als die Leistungsaufnahme einer Controllerschaltung mit einem ansonsten erforderlichen schnelleren Prozessor.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
1 ein schematisches Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung zur Erzeugung eines Manchester-kodierten Signals und
2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung.
1 erläutert schematisch die Erzeugung eine Manchester kodierten Datensignals S_cod aus einem zu kodierenden Datensignal S_uncod und einem Taktsignal S_clock. Das Taktsignal weist eine Periodendauer T auf, welche der Zeitdauer T des zu codierenden Datensignals S_uncod entspricht. Das Taktsignal liegt phasensynchron mit dem zu kodierenden Datensignal vor. Die Flanken des Datensignals liegen synchron mit den Flanken des Taktsignals.
Das XOR-verknüpfte Manchester-kodierte Signal S_cod weist die selbe Bitdauer auf, wie das unkodierte Datensignal.
2 zeigt die wesentlichen Komponenten einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines Manchester-kodierten Signal. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Microcontroller 3, welcher eine übliche SPI-Schnittstelle aufweist. Von der SPI-Schnittstelle sind lediglich die beiden für die Erfindung wesentlichen Ports dargestellt, nämlich der Port 5 für das unkodierte Datensignal S_uncod und der Port 7 für das synchrone Taktsignal S_clock.
Der Port 5 für das unkodierte Datensignal S_uncod und der Port 7 für das Taktsignal S_clock sind mit jeweils einem Eingang E₁, E₂ eines XOR-Gliedes 9 verbunden. Das XOR-Glied verknüpft die beiden Eingangssignale nach der Tabelle:

Logischer Zustand des Eingangsports E₁ Logischer Zustand des Eingangsports E2 Logischer Zustand des Ausgangsports A

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0
Am Ausgangsport A des XOR-Gliedes 9 liegt somit unmittelbar das Manchester-kodierte Signal S_cod an.
Selbstverständlich muss nicht zwingend ein Microcontroller mit integrierter SPI-Schnittstelle Verwendung finden, obwohl dies eine äußerst kostengünstige und einfache Form zur Realisierung des Verfahrens nach der Erfindung darstellt. Es können vielmehr jegliche schaltungstechnische Varianten eingesetzt werden, bei denen ein zum zu kodierenden Datensignal synchrones Taktsignal mit einer der Bitdauer des Taktsignals entsprechenden Periodendauer erzeugt wird. Dies kann beispielsweise mittels einer PLL-Schaltung erfolgen, welche aus dem Datensignal ein Taktsignal mit doppelter Frequenz erzeugt.

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung eines Manchester-kodierten Signals a) mit einer Einheit zur XOR-Verknüpfung zweier Signale, b) wobei einem ersten Eingang der Einheit zur XOR-Verknüpfung ein unkodiertes Datensignal mit einer Bitdauer T zugeführt ist, c) wobei einem zweiten Eingang der Einheit zur XOR-Verknüpfung ein Taktsignal zugeführt ist, welches eine Periodendauer T aufweist, die der Bitdauer T des zu dem Taktsignal phasensynchronen, unkodierten Datensignals entspricht, und d) wobei am Ausgang der Einheit zur XOR-Verknüpfung das Manchester-kodierte Signal anliegt, dadurch gekennzeichnet, e) dass das Taktsignal und das unkodierte Datensignal von einem herkömmlichen Serial Peripheral Interface (SPI-Schnittstelle) zur synchronen Datenkommunikation erzeugt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Microcontroller mit integrierter SPI-Schnittstelle verwendet ist.
Schlüsseleinheit für ein Zugangskontrollsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, die eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 umfasst.