DE19601836A1

DE19601836A1 - Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung von digitalen Datennachrichten auf zwei parallel geführten Datenleitungen

Info

Publication number: DE19601836A1
Application number: DE19601836A
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
Anticipated expiration: 2016-01-20
Also published as: JPH08265374A; US5793780A; DE19601836B4; JP4096997B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung von digitalen Datennachrichten auf zwei parallel geführten Datenleitungen zwischen untereinander kommu nizierenden Signalverarbeitungsgeräten, bei welchen die Datennachrichten auf den beiden Datenleitungen mit zueinander inversen Signalpegeln übertragen werden.

Aus der deutschen Patentschrift DE 33 42 763 C2 ist eine Schaltungsanordnung zum Überwa chen von symmetrischen Leitungen, über die binäre (digitale) Signale mit zueinander inversen Signalpegeln übertragen werden, beschrieben. Zur Erkennung eines Kurzschlusses oder einer Unterbrechung auf einer der Leitungen ist vorgesehen, daß der Absolutwert der Differenz der Spannungspegel zwischen beiden Leitungen gebildet und mit einem Referenzwert verglichen wird. Unterschreitet der Absolutwert den Referenzwert, liegt ein Kurzschluß oder eine Unter brechung auf mindestens einer der beiden Leitungen vor. Diese Art der Überwachung hat je doch den Nachteil, daß nur Fehler festgestellt werden können, die sich dahin auswirken, daß die Differenz der Signalpegel kleiner als ein bestimmter Betrag ist. Liegt jedoch die Leitung auf ei nem hohen Gleichtaktpotential, so tritt dieses im Falle eines Kurzschlusses einer Leitung gegen Masse nur noch auf der anderen Leitung auf und es werden inverse Signale vorgetäuscht. Ein ähnlicher Fehler kann auch bei einem Kurzschluß zwischen der Leitung und einem Betriebs spannung führenden Schaltungsteil auftreten. Dieser Nachteil wird dadurch vermieden, daß der Mittelwert der Spannungen auf den beiden Leitungen gebildet und mit dem Mittelwert der Span nung auf der zweiten Leitung verglichen wird. Bei Abweichungen der Mittelwerte voneinander um mehr als einen vorgegebenen Betrag wird ein Fehlersignal abgegeben.

Beide Arten der Überwachung sind erfolgreich bei der Prüfung auf einen Kurzschluß gegen Masse oder Betriebsspannung oder einer Leitungsunterbrechung einsetzbar, wobei im zweiten Fall auch bei Vorliegen einer Störbeeinflussung, beispielsweise durch ein Hochfrequenzfeld, ein Kurzschluß bzw. eine Unterbrechung auf einer der Leitungen sicher erkannt wird. Auftretende Gleichtaktspannungen, die durch Störfelder in die Leitung eingestreut werden, werden durch die Subtraktion der Signalpegel der beiden Leitungen unterdrückt. Problematisch sind jedoch Gleichtaktspannungen, die von den Eingangskomponenten der Signalverarbeitungsgeräte nicht mehr verarbeitet werden können und zu deren Ausfall führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Überwachung einer seriel len Übertragung von digitalen Datennachrichten zu schaffen, das gewährleistet, daß durch Gleichtaktspannungen verfälschte Signalpegel eindeutig erkannt und eine Überlastung einzelner Systemkomponenten durch den Gleichtaktbereich der Eingangskomponenten überschreitende Hochfrequenzstörungen verhindert wird.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Unteransprü chen dargestellt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Signalpegel der auf den beiden Datenleitungen übertra genen, zueinander inverse Signalpegel aufweisenden Datennachrichten einzeln oder verknüpft mit mindestens einer Referenzpegelgrenze zu vergleichen, die den zulässigen Gleichtaktbereich der Eingangskomponenten, insbesondere der Differenzverstärker, der Signalverarbeitungsge räte beschreibt.

Nach einer Ausbildung der Erfindung wird mindestens eine der Datennachrichten mit minde stens einer Referenzpegelgrenze verglichen, wobei die Größe der Referenzpegelgrenze gleich einer Grenze des maximal zulässigen Gleichtaktbereichs der Eingangskomponenten entspricht.

Eine weitere Möglichkeit zum Schutz der Eingangskomponenten der Signalverarbeitungsgeräte besteht darin, daß sowohl die Datennachricht als auch die auf der zweiten Leitung übertragene einen inversen Pegel aufweisende Datennachricht mit mindestens einer Referenzpegelgrenze verglichen wird, wobei die Größe der Referenzpegelgrenzen gleich den Grenzen des maximal zulässigen Gleichtaktbereichs entspricht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung werden die Datennachrichten additiv miteinander ver knüpft und das durch die Verknüpfung gebildete Signal mit mindestens einer Referenzpegel grenze verglichen, deren Größe eine der Grenzen des maximal zulässigen Gleichtaktbereichs beschreibt.

Da die Addition der Datennachrichten ohne überlagerte Störspannungsbeeinflussung immer einen Pegel 1 ergibt, wird die Referenzpegelgrenze sowohl oberhalb oder unterhalb des Pegels 1 mit einem Abstand von dem Pegel 1, der etwa dem zweifachen maximal zulässigen Störpegel entspricht, festgelegt.

Für die Erkennung eines vorliegenden Kurzschlusses gegen Masse oder gegen Betriebsspan nung oder einer Leitungsunterbrechung auf einer der Datenleitungen wird der Differenzwert zwi schen den Signalpegeln der beiden Datennachrichten mit mindestens einer Referenzspan nungsgrenze verglichen, die innerhalb des Signalpegelbereichs des Differenzwertes liegt. Nach folgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die zugehö rigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Überprüfungsschaltung der Signal verarbeitungsgeräte,

Fig. 2 einen Spannungs-Zeitverlauf der Datennachrichten bei einer Überprüfung der einzelnen Datennachrichten und

Fig. 3 einen Spannungs-Zeitverlauf der Datennachrichten bei einer Überprüfung des additiv verknüpften Datensignals.

In Fig. 1 ist eine Überprüfungsschaltung eines Signalverarbeitungsgerätes bei einer seriellen Übertragung von digitalen Datennachrichten auf zwei parallel geführten Datenleitungen D, D′ gezeigt, wobei auf der Datenleitung D die eigentliche Datennachricht N und auf der Datenleitung D′ die zu der Datennachricht N einen inversen Signalpegel aufweisende Datennachricht N′ über tragen wird. In dem empfangenden Signalverarbeitungsgerät T2 und T3 wird in einem Diffe renzverstärker V1 der Differenzwert D_diff der Signalpegel der Datennachrichten gebildet, um eventuelle Gleichtaktspannungen, die durch zeitweise auftretende Hochfrequenzstörungen ver ursacht werden, zu unterdrücken. Da ein Differenzverstärker nur in einem bestimmten Gleichtaktbereich zuverlässig arbeitet, wird überprüft, ob die Pegel der Datennachrichten N, N′ diesen Gleichtaktbereich nicht überschreiten. Dazu werden gemäß der Erfindung die Daten nachrichten N und N′ einzeln oder verknüpft mit Referenzspannungsgrenzen, die den Gleichtaktbereich beschreiben, verglichen. Die Überprüfungsschaltung des Ausführungsbei spiels ist für eine Überprüfung durch additive Verknüpfung der Datennachrichten N und N′ aus gelegt. Das verknüpfte Signal N_add wird dazu zwei Komperatoren K1 und K2 zugeführt. Im Komperator K1 erfolgt der Vergleich des Signals N_add mit einer Referenzspannungsgrenze U_max, die oberhalb des logischen Pegels 1 liegt. Im Komperator K2 wird das Signal N_add mit einer Referenzspannungsgrenze U_min verglichen, die unterhalb des logischen Pegels 1 liegt.

Das Signal N_add nimmt bei einer additiven Verknüpfung von nicht verfälschten Datennachrich ten N, N′ immer den logischen Pegel 1 an. Gleichzeitig werden die eventuell überlagerten Stör pegel bei der Verknüpfung ebenfalls addiert. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Referenz spannungsgrenzen U_max und U_min mit einem Abstand vom Pegel 1, der dem zweifachen zu lässigen Störpegel 2SP_max entspricht, festzulegen.

In der Fig. 2 ist ein Spannungs-Zeitverlauf U(t) der Datennachrichten N und N′ für eine Über prüfung jeder einzelnen Datennachricht mit jeweils einer oberhalb und einer unterhalb des Pegelbereichs 0, 1 liegenden Referenzspannungsgrenze U_max, U_min dargestellt, wobei die Referenzspannungsgrenze U_max einen Abstand vom logischen Pegel 1 und die Referenzspan nungsgrenze U_min einen Abstand vom logischen Pegel 0 aufweist, der dem maximal zulässigen Störspannungspegel SP_max entspricht. Den Spannungs-Zeitverlauf U(t) des durch Verknüpfung gebildeten Signals N_add und die Referenzspannungsgrenzen U_max und U_min, die einen Abstand von dem Pegel 1 aufweisen, der dem zweifachen zulässigen Störspannungspegel 2SP_max entspricht, sind in Fig. 3 gezeigt. In einer vereinfachten Ausführung genügt der Ver gleich sowohl bei der Überprüfung der Datennachrichten einzeln als auch verknüpft mit einer einzigen Referenzspannungsgrenze. Ob dabei die untere oder die obere Referenzspannungs grenze Verwendung findet, hängt beispielsweise vom Aufbau der Eingangskomponenten der Signalverarbeitungsgeräte ab.

Bezugszeichenliste

N Datennachricht
N′ Datennachricht
D Datenleitung
D′ Inverse Datenleitung
V1 Differenzverstärker
D_diff Differenzwert
N_add Verknüpftes Signal
K1 Komperator
K2 Komperator
U_max Referenzspannungsgrenze
U_min Referenzspannungsgrenze
0 Logischer Pegel
1 Logischer Pegel
SP_max Zulässiger Störpegel
2SP_max Zweifacher zulässiger Störpegel

Claims

1. Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung von digitalen Datennachrichten auf zwei parallel geführten Datenleitungen zwischen untereinander kommunizierenden Signal verarbeitungsgeräten, bei dem die Datennachrichten auf den beiden Datenleitungen mit zu einander inversen Signalpegeln übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Si gnalpegel der auf den Datenleitungen (D, D′) übertragenen Datennachrichten (N, N′); in den als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgeräten (T2; T3) einzeln oder verknüpft mit mindestens einer Referenzpegelgrenze (U_max, U_min) verglichen werden, die den zulässi gen Gleichtaktbereich für die Funktionsfähigkeit der Signalverarbeitungsgeräte (T1-T3) beschreibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Datennach richten (N, N′) mit mindestens einer Referenzpegelgrenze (U_max, U_min) verglichen wird, wobei die Größe der Referenzpegelgrenze gleich einer Grenze des maximal zulässigen Gleichtaktbereichs entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Datennachrichten (N, N′) mit mindestens einer Referenzpegelgrenze (U_max-U_min) verglichen wird, wobei die Größe der einzelnen Referenzpegelgrenzen gleich den Grenzen des maximal zulässigen Gleichtaktbereichs entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Datennachrichten (N, N′) additiv miteinander verknüpft werden und das durch die Verknüpfung gebildete Signal (N_add) mit mindestens einer Referenzpegelgrenze (U_max-U_min) verglichen wird, deren Größe eine der Grenzen des maximal zulässigen Gleichtaktbereichs beschreibt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (D_diff) der Signalpegel der übertragenen Datennachrichten (N, N′) gebildet wird und die Dif ferenz (D_diff) mit mindestens einer Referenzspannungsgrenze, die innerhalb des Signalpe gelbereiches der Differenz (D_diff) liegt, verglichen wird.