DE19601830A1

DE19601830A1 - Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung von digitalen Datennachrichten zwischen untereinander kommunizierenden Signalverarbeitungsgeräten

Info

Publication number: DE19601830A1
Application number: DE19601830A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dr Straus
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1996-08-01

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung von digita len Datennachrichten auf mindestens einer Datenleitung zwischen untereinander kommuni zierenden Signalverarbeitungsgeräten, insbesondere von Kraftfahrzeugen.

Bei der Datenübertragung zwischen den unterschiedlichsten Signalverarbeitungsgeräten ei nes Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise Zünd-, Einspritz-, Brems- oder Getriebesteuergerä ten, aber auch den Signalverarbeitungsgeräten der Komfortelektronik, kann es aufgrund von fahrzeugeigenen als auch -fremder Störquellen, wie Sende- und Empfangsanlagen des Mobilfunknetzes, durch Überlagerung der Übertragungsdaten mit Hochfrequenzstörungen zur Verfälschung der übertragenen Datennachrichten kommen. Diese Übertragungsfehler müssen zur Vermeidung einer Fehlsteuerung als auch einer Überlastung einzelner System komponenten erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden. Jedes Signalverarbeitungsgerät muß deshalb Veränderungen der Datennachrichten selbständig erkennen und je nach Störungsart durch eventuelle Ignorierung der verfälschten Datennach richt oder Übertragungswiederholung eine eindeutige Kommunikationssituation aufrecht erhalten.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 44 238 A1 ist eine Zwei-Leitungs-Eingabe und Ausgabevorrichtung mit einer Fehlererkennungsschaltung beschrieben, bei der auf der einen Leitung die Datennachricht und auf der anderen Leitung die inverse Datennachricht über tragen werden. Die Fehlererkennungsschaltung jeder Eingabe- und Ausgabevorrichtung weist mehrere Komparatoren auf, wobei in den ersten Komparatoren die Datennachricht mit einem Referenzpotential, in einem zweiten Komparator die inverse Datennachricht mit dem Referenzpotential und in einem dritten Komparator die Datennachricht mit der inversen Datennachricht verglichen wird. Im Falle einer verfälschten Datennachricht geben die Kom paratoren ausgangsseitig Signale ab, die miteinander nicht in Phase liegen. Die bekannte Eingabe- und Ausgabevorrichtung benötigt zur Identifizierung einer fehlerbehafteten Daten nachricht mindestens drei Komparatoren, deren Ausgangssignale in einer Fehlererken nungsschaltung mit einem relativ hohen elektronischen Aufwand in Beziehung zueinander gesetzt und ausgewertet werden müssen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung von digitalen Datennachrichten auf vorliegende Fehlerzustände zu schaffen, bei dem trotz eines geringen Aufwandes an elektronischen Bauelementen eine sichere Fehlererkennung möglich ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausbildun gen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Zur Überwachung der auf der Datenleitung übertragenen Datennachricht wird erfindungs gemäß von dem als Sender arbeitenden Signalverarbeitungsgerät auf einer parallel zu der Datenleitung geführten Prüfleitung zeitgleich mit der Datennachricht an das oder die als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgeräte ein Prüfsignal gesendet, daß zur Über wachung der Datennachricht auf eine Störbeeinflussung genutzt wird.

Da das gesendete Prüfsignal denselben Störbeeinflussungen, insbesondere Hochfre quenzstörungen, wie die Datennachricht ausgesetzt ist, ist nach einer Ausbildung der Erfin dung vorgesehen, nur das Prüfsignal selbst auszuwerten, indem die Abweichungen des empfangenen Pegels von dem konstanten bekannten unverfälschten Pegel des Prüfsignals gebildet wird. Über die Größe der Abweichung kann dann auf die eventuell vorliegende Störbeeinflussung der Datennachricht geschlossen und entsprechende Maßnahmen einge leitet werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das zeitgleich mit der Daten nachricht gesendete Prüfsignal mit dieser verglichen und in Abhängigkeit dieses Vergleiches ein Statussignal für die Störbeeinflussung der Datennachricht gebildet. Dazu weist das Prüfsignal vorzugsweise den inversen Pegel der Datennachricht auf. Da auch hier das Prüf signal, wie auch die Datennachricht von den selben Störungen verändert wird, kann bei Gleichheit der Pegel der Datennachricht und des Prüfsignals auf eine unzulässige Störbe einflussung der Datennachricht geschlossen werden. Dementsprechend zeigen unterschied liche Pegel einer bestimmten Abweichung eine verarbeitbare Datennachricht an. Diese Aus führungsform weist neben dem Vorteil, das nur ein einziger Komparator für die Auswertung benötigt wird, eine gute EMV-Verträglichkeit auf.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedes Signalverarbeitungsgerät in der Lage auf Störbeeinflussung beruhende Veränderungen der Datenpegel selbständig zu erkennen und je nach Störungsart durch Übertragungswiederholung oder eine Nichtbewertung der empfangenen Datennachricht eine eindeutige Kommunikationssituation aufrechtzuerhalten. Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild zur Übertragung und Fehlerbewertung von digitalen Datennach richten zwischen den Signalverarbeitungsgeräten mit einem konstanten Prüf signal,

Fig. 2 ein Spannungs-Zeitdiagramm der übertragenen Datennachricht und eines kon stanten Prüfsignals bei Vorliegen einer Hochfrequenzstörung,

Fig. 3 ein Schaltbild zur Übertragung und Fehlerbewertung von digitalen Datennach richten zwischen den Signalverarbeitungsgeräten mit einem inversen Prüfsignal und

Fig. 4 ein Spannungs-Zeitdiagramm einer übertragenen Datennachricht und eines inversen Prüfsignals.

In Fig. 1 ist schematisch ein Netzwerk zur Kommunikation verschiedener elektronischer Signalverarbeitungsgeräte T1 und T3 über eine einzige logische Datenleitung D dargestellt. Typische Signalverarbeitungsgeräte, bei denen die Erfindung zur Anwendung kommen kann, sind beispielsweise Steuergeräte für Kraftfahrzeuge, wie Zünd-, Einspritz-, Brems- oder Getriebesteuergeräte, aber auch Steuergeräte der Komfortelektronik. Nach dem Aus führungsbeispiel wird die logische Datenleitung D, über die die einzelnen Signalverarbei tungsgeräte T1 bis T3 ihre Datennachrichten N von anderen Signalverarbeitungsgeräten empfangen oder selbst senden, im Ruhestand auf den Signalpegel 1 (High) gehalten. Jede Übertragung beginnt mit dem Aussenden eines Startbits 0 (Low) und einem Synchronisa tionssignal, auf das sich alle empfangenen Signalverarbeitungsgeräte synchronisieren. Lie gen bei mehreren Signalverarbeitungsgeräten T1 bis T3 Sendeanforderungen vor, wird in einer Abitrationsphase dem sendenden Signalverarbeitungsgerät im Ausführungsbeispiel T1, dessen Information die höchste Priorität hat, der Leitungszugriff erteilt. Bei der Übertragung von Datennachrichten N in einem Netzwerk können durch Störungen im Netz selbst, bei spielsweise durch Hochfrequenzfelder in der Umgebung des Netzwerkes Datenverfälschun gen auftreten, die zu Funktionsstörungen führen können. Es müssen also Mechanismen vorgesehen werden, die diese Pegelverfälschungen sicher erkennen und je nach der Stö rung durch Übertragungswiederholung oder durch Nichtbeachten der entsprechenden Datennachricht auf jeden Fall eine eindeutige Kommunikationssituation aufrecht erhalten. Aus diesem Grund weist das Netzwerk eine zusätzliche Prüfleitung L auf, auf der zeitgleich mit der Datennachricht N ein Prüfsignal P mit einem konstanten Pegel U_ref an alle Empfän ger gesendet wird. Da das Prüfsignal P und die Datennachricht N denselben Störbeeinflus sungen ausgesetzt sind und der konstante Pegel U_ref des Prüfsignals P allen als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgeräten T2, T3 bekannt ist, wird in diesen Signalverarbei tungsgeräten nur das Prüfsignal P überwacht, indem dessen empfangener Pegel U_empf in einem Komparator K1 mit einer Referenzspannungsgrenze U₁, U_1′ verglichen wird. Befindet sich der empfangene Pegel U_empf außerhalb eines definierten Abstandes a ober- oder un terhalb des konstanten Pegels U_ref, liegt eine unzulässige Störbeeinflussung der Daten nachricht N vor.

In Fig. 2 sind sowohl das Spannungs-Zeitdiagramm U(t) einer verfälschten Datennachricht N als auch des Prüfsignals P mit seinem gesendeten konstanten Pegel U_ref und seines von den Signalverarbeitungsgeräten T2 und T3 empfangenen Pegels U_empf sowie die im Ab stand a oberhalb bzw. unterhalb des konstanten Pegels U_ref liegenden Referenzspan nungsgrenze U₁, U_1′ dargestellt.

Eine andere Möglichkeit für die Überwachung einer auf der Datenleitung D übertragenen Datennachricht N wird in Fig. 3 näher erläutert. Hier wird auf der Prüfleitung L die inverse Datennachricht als Prüfsignal P zeitgleich mit der Datennachricht N vom Signalverarbei tungsgerät T1 gesendet und in den als Empfänger arbeitenden Steuergeräten T2 und T3 mit der Datennachricht N verglichen. Da auch in diesem Fall sowohl die Datennachricht N als auch das Prüfsignal P den selben Störbeeinflussungen ausgesetzt ist, erkennen die Signalverarbeitungsgeräte T2, T3 eine unzulässige Störbeeinflussung, wenn die Datennach richt N und das Prüfsignal P Identische Pegel 0, 1 aufweisen. Die Überprüfung der Pegel erfolgt jeweils in einem Komparator K1 und K2 vorzugsweise gegenüber einer Referenz spannungsgrenzel U₁, der innerhalb der Pegel 0, 1 liegt. In einem Komparator K3 werden die Ausgangssignale A1 und A2 der Komparatoren K1 und K2 miteinander verglichen und ein Statussignal S für die Störbeeinflussung der Datennachricht N gebildet.

Fig. 4 zeigt die entsprechenden Spannungs-Zeitdiagramme der Datennachricht N, des Prüfsignals P und des Referenzpegels U₁.

Bezugszeichenliste

T1 Signalverarbeitungsgerät
T2 Signalverarbeitungsgerät
T3 Signalverarbeitungsgerät
N Datennachricht
L Prüfleitung
P Prüfsignal
U_ref gesendeter Pegel des Prüfsignals
U_empf empfangener Pegel des Prüfsignals
U₁, U_1′ Referenzspannungsgrenze
a Abstand
S Statussignal
0, 1 Pegel
K1 Komparator
K2 Komparator
K3 Komparator
D Datenleitung
A1 Ausgangssignal
A2 Ausgangssignal

Claims

1. Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung von digitalen Datennachrichten auf mindestens einer Datenleitung zwischen untereinander kommunizierenden Signal verarbeitungsgeräten, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß von dem als Sender arbeitenden Signalverarbeitungsgerät (T1) auf einer parallel zu der die Datennachrichten (N) übertragenden Datenleitung (D) geführten Prüfleitung (L) zeit gleich mit den Datennachrichten (N) ein Prüfsignal (P) gesendet wird, das von dem als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgerät (T2; T3) zur Überwachung der Daten nachricht (N) auf eine Störbeeinflussung geprüft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfsignal (P) mit der Datennachricht (N) verglichen wird und in Abhängigkeit dieses Vergleiches ein Status signal (S) für die Störbeeinflussung der Datennachricht (N) gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfsignal (P) den inversen Pegel (0,1) der Datennachricht (N) aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit des Verglei ches der digitalen Datennachricht (N) mit dem Prüfsignal (P) das Statussignal (S) derart gebildet wird, daß bei Gleichheit der Pegel der Datennachricht (N) und das Prüfsignals (P) eine unzulässige Störbeeinflussung der Datennachricht erkannt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfsignal (P) einen kon stanten Pegel (U_ref) aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Abweichung des empfangenen Pegels (U_empf) des Prüfsignals (P) von seinem konstanten Pegel (U_ref) auf eine Störbeeinflussung der Datennachricht (N) geschlossen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den als Empfänger arbei tenden Signalverarbeitungsgeräten (T2; T3) der empfangene Pegel (U_empf) des Prüfsi gnals (P) mit mindestens einer Referenzspannungsgrenze (U₁; U_1′) verglichen wird, die einen definierten Abstand (a) von dem gesendeten Pegel (U_ref) des Prüfsignals (P) auf weist, und bei Überschreitung der Referenzspannungsgrenze (U₁; U_1′) durch den emp fangenen Pegel (U_empf) ein Statussignal (S) für eine unzulässige Störbeeinflussung ge bildet wird.