DE19936329B4

DE19936329B4 - Verfahren zum A/D-Wandeln analoger Signale und entsprechende A/D-Wandleranordnung

Info

Publication number: DE19936329B4
Application number: DE19936329A
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Barrenscheen; Gunther Fenzl; Dietmar König
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2019-08-03
Also published as: DE19936329A1; WO2001010031A3; WO2001010031A2; US6653963B1

Abstract

Eine A/D-Wandleranordnung umfaßt einen A/D-Wandler (6), dem zur A/D-Wandlung die analogen Signale mehrerer Signalkanäle (2) zugeführt werden können. Mit Hilfe einer entsprechenden Steuereinrichtung werden Wandlerparameter des A/D-Wandlers (6) oder auch andere Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung, wie beispielsweise bestimmte Funktionen als Reaktion auf eine durchgeführte A/D-Wandlung, in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) kanalspezifisch eingestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum A/D-Wandeln analoger Signale mit Hilfe eines A/D-Wandlers sowie eine entsprechende A/D-Wandleranordnung.
In komplexen Applikationen müssen unterschiedliche analoge Eingangssignale einem A/D-Wandler zugeführt und gewandelt werden. Eine A/D-Wandlung der einzelnen Eingangssignale kann dabei von unterschiedlichen Anforderungsquellen angefordert werden, wobei die Anforderungsquellen jeweils Anforderungssignale erzeugen, um auf diese Weise die A/D-Wandlung eines bestimmten Signalkanals bei dem A/D-Wandler anzufordern.
In 2 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer bekannten A/D-Wandleranordnung dargestellt, wobei ein A/D-Wandler 6 von einem analogen Multiplexer 3 angesteuert wird. Der Multiplexer 3 dient zur Auswahl einer Vielzahl von analogen Signalen, die jeweils unterschiedlichen Signalkanälen 2 zugeordnet sind. Des weiteren ist eine Steuereinheit 8 vorgesehen, die abhängig von ihr zugeführten Steuerinformationen den Multiplexer 3 derart ansteuert, daß ein bestimmter Signalkanal 2 ausgewählt und das entsprechende analoge Signal zur A/D-Wandlung dem A/D-Wandler 6 zugeführt wird. Nach der Wandlung eines Abtastwerts dieses analogen Signals wird das Ergebnis der A/D-Wandlung in einem Ergebnisregister 7 abgelegt. Durch die Steuereinheit 8 kann somit auch der Betriebsmodus der A/D-Wandleranordnung derart festgelegt werden, daß neben einer Einzelkanalwandlung auch eine Autoscanwandlung durchgeführt werden kann, bei der alle Signalkanäle 2 nacheinander einmal gewandelt werden etc..
Bei herkömmlichen A/D-Wandleranordnungen sind Grundeinstellungen für den A/D-Wandler 6 vorgesehen, die beispielsweise die Auflösung, die Abtast- bzw. Samplezeit oder auch die Interruptgenerierung für die angeforderte Wandlung betreffen können. Diese Grundeinstellungen sind durch die interne Architektur des A/D-Wandlers 6 bzw. der A/D-Wandleranordnung fest vorgegeben. Eine beispielsweise softwaremäßige Veränderung dieser Grundeinstellungen ist nicht möglich, so daß die Eigenschaften des A/D-Wandlers 6 auch nicht an die jeweilige Applikation angepaßt werden können, wodurch der Anwendungsbereich der gesamten A/D-Wandleranordnung eingeschränkt ist.
Aus der nachveröffentlichten Druckschrift DE 198 47 662 A1 , welche Stand der Technik gemäß §3(2) PatG darstellt, ist ein Verfahren zum A/D-Wandeln analoger Signale nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine A/D-Wandleranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 18 bekannt, wobei insbesondere in dieser Druckschrift vorgeschlagen wird, mit einem A/D-Wandler mehrere analoge Signalkanäle einer A/D-Wandlung zu unterziehen. Jedem analogen Signalkanal ist dabei ein kanalspezifisches Steuerregister zugeordnet, in dem beispielsweise gespeichert ist, wie lange das über dem betreffenden Signalkanal erhaltene analoge Signal abzutasten ist, bevor mit einer A/D-Wandlung zu beginnen ist. Ebenso kann in diesem kanalspezifischen Steuerregister die bei der A/D-Wandlung zu verwendende Auflösung und/oder eine Steuerinformation für einen oder mehrere Multiplexer, die dem jeweiligen analogen Signalkanal vorgeschaltet sind, enthalten sein. Ebenso kann in dem kanalspezifischen Steuerregister festgelegt sein, ob für den betreffenden analogen Signalkanal die angeforderte A/D-Wandlung zeitsynchron mit einer anderen A/D-Wandlung erfolgen soll.
Auch in der Druckschrift DE 33 03 798 C2 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine A/D-Wandleranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 18 offenbart, wobei in dieser Druckschrift vorgeschlagen wird, die an dem A/D-Wandler anzulegende Referenzspannung in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal einzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum A/D-Wandeln analoger Signale und eine entsprechende A/D-Wandleranordnung vorzuschlagen, wodurch die zuvor erläuterten Einschränkungen aufgehoben werden können und eine größere Flexibilität erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. eine A/D-Wandleranordnung mit den Merkmalen des Anspruches 18 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bestimmte Einstellungen oder Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal einzustellen. Bei den kanalspezifisch einstellbaren Betriebsparametern kann es sich insbesondere um Parameter des A/D-Wandlers handeln, so daß für jeden Signalkanal beispielsweise die Auflösung, die Abtastzeit, die Wandlungszeit, die Kalibrierungszeit oder der Meßbereich des A/D-Wandlers individuell eingestellt werden kann. Somit kann die Verarbeitung der einzelnen Signalkanäle bestmöglich an die Umgebung angepaßt und das Gesamtverhalten der A/D-Wandleranordnung optimiert werden.
Die Einstellung des A/D-Wandlers kann sowohl softwaremäßg, d.h. durch ein geeignetes Programm, als auch hardwaremäßig erfolgen.
Jedem Signalkanal können eigene kanalspezifische Einstellungen zugeordnet sein, die immer dann aktiv und zur Einstellung des A/D-Wandlers verwendet werden, wenn ein analoges Signal dieses Signalkanals gewandelt werden soll. Um die zu verwaltende Datenmenge zu reduzieren, können die Kanäle auch in Gruppen zusammengefaßt werden, wobei sämtliche Kanäle einer Gruppe mit denselben Einstellungen verarbeitet werden.
Erfindungsgemäß wird des weiteren davon ausgegangen, daß mehrere Anforderungs- oder Triggerquellen vorgesehen sind, welche jeweils Anforderungssignale für A/D-Wandlungen erzeugen. Diesen unterschiedlichen Anforderungsquellen sind unterschiedliche Einstellungen für die A/D-Wandleranordnung zugeordnet, so daß Signalkanäle, für deren Signal eine A/D-Wandlung von derselben Anforderungsquelle angefordert wird, mit denselben Einstellungen der A/D-Wandleranordnung verarbeitet werden können.
Ein optimale Flexibilität ist insbesondere dann erzielbar, wenn die zuvor beschriebenen Prinzipien der Zuordnung der unterschiedlichen Einstellungen miteinander kombiniert werden. So kann es beispielsweise äußerst vorteilhaft sein, einen Kanal mit seinen kanalspezifischen Einstellungen zu betreiben, es sei denn, eine bestimmte Anforderungsquelle mit eigenen Einstellungen hat diese A/D-Wandlung angefordert. Den anforderungsquellenspezifischen Einstellungen wird somit bei der Auswahl der Einstellungen gegenüber den kanalspezifischen Einstellungenen Priorität eingeräumt.
Neben den zuvor beschriebenen Parametern des A/D-Wandlers können auch andere Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung eingestellt werden, die beispielsweise bestimmte digitale Funktionen der A/D-Wandleranordnung in Form von Reaktionen auf eine A/D-Wandlung betreffen, wodurch eine Reduzierung der CPU-Last erzielt werden kann. So können beispielsweise bestimmte Parameter der Interrupterzeugung, einer Grenzwerterkennung oder einer Kurzschluß- oder Leiterbrucherkennung kanalspezifisch eingestellt oder aktiviert werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
1 ein Blockschaltbild einer A/D-Wandleranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, und
2 ein Blockschaltbild einer bekannten A/D-Wandleranordnung.
Die in 1 gezeigte A/D-Wandleranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt als zentralen Bestandteil einen A/D-Wandler 6, dessen Aufgabe es ist, ein ihm zugeführtes analoges Signal abzutasten und zu wandeln. Der A/D-Wandler 6 kann beispielsweise nach dem Prinzip der "sukzessiven Approximation und Ladungsumverteilung" aufgebaut sein. Ein gewandelter Abtastwert des jeweiligen analogen Signals wird in einem Ergebnisregister 7 gespeichert. Die von dem A/D-Wandler 6 zu verarbeitenden analogen Signale sind mehreren Signalkanälen 2 zugeordnet, wobei jeweils ein zu verarbeitender Signalkanal 2 über einen externen analogen Multiplexer 3 ausgewählt und das analoge Signal des ausgewählten Signalkanals dem A/D-Wandler 6 zugeführt wird.
Die A/D-Wandleranordnung umfaßt mehrere A/D-Wandler-Anforderungsquellen 1, die jeweils über Anforderungssignale 20 bestimmte zu wandelnde Signalkanäle 2 anfordern können. Bei den Anforderungsquellen 1 kann es sich beispielsweise um eine programmierbare Zeitgebereinheit (Timer) handeln, die zeitlich gesteuert die Anforderungssignale 20 für den A/D-Wandler 6 erzeugt. Ebenso kann es sich um eine Hardware-Einrichtung handeln, die programmgesteuert die Anforderungssignale 20 erzeugt. Des weiteren kann eine Anforderungsquelle 1 auch durch eine Warteschlange (FIFO) realisiert sein, so daß von dieser Anforderungsquelle 1 für bestimmte Signalkanäle 2 nacheinander entsprechend ihrer Position in der Warteschlange Anforderungssignale für eine A/D-Wandlung erzeugt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, daß es sich bei einer Anforderungsquelle 1 um eine Snychronisiereinheit handelt, die synchron zu einem weiteren A/D-Wandler oder zu einem externen Zeitgeber ein Anforderungssignal für eine A/D-Wandlung eines bestimmten Signalkanals 2 erzeugt. Schließlich kann eine Anforderungsquelle 1 auch ereignisgetriggert ein Anforderungssignal 20 erzeugen. Selbstverständlich sind auch andere Arten von Anforderungsquellen 1 möglich.
Die einzelnen Anforderungssignale 20 der Anforderungsquellen 1 werden einer Steuereinheit 8 zugeführt, die davon abhängig gemäß einem bestimmten Schema den Multiplexer 3 zur Auswahl des jeweils zu wandelnden Signalkanals 2 ansteuert.
Der Steuereinheit 8 ist ein Einstellungsspeicher 13 zugeordnet, in dem für die einzelnen Signalkanäle 2 kanalspezifische Einstellungen für bestimmte Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung gespeichert sind. Um den Datenumfang zu reduzieren, können die Signalkanäle 2 auch in Gruppen zusammengefaßt sein, wobei für die einzelnen Gruppen unterschiedliche Einstellungen, d.h. für jede Anforderungsquelle eigene Einstellungen, abgespeichert sind. Ebenso können in diesem Einstellungsspeicher 13 anforderungsquellenspezifische Einstellungen für diese Betriebsparamter der A/D-Wandleranordnung gespeichert sein.
Die Steuereinheit 8 weist eine Einstellungspriorisierungslogik 9 auf, die abhängig von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal 2 die diesem Signalkanal entsprechenden Einstellungen aus dem Einstellungsspeicher 13 ausliest. Dabei kann die Priorisierungslogik derart ausgestaltet sein, daß sie den anforderungsquellenspezifischen Einstellungen Priorität gegenüber den eigentlichen kanalspezifischen Einstellungen derart zuweist, daß ein Signalkanal nur dann mit den ihm eigenen kanalspezifischen Einstellungen betrieben wird, solange kein Anforderungssignal 20 einer Anforderungsquelle 1 vorliegt, für das in dem Speicher 13 anforderungsquellenspezifische Einstellungen gespeichert sind. Liegt hingegen ein Anforderungssignal 20 einer derartigen Anforderungsquelle 1 vor, sorgt die Anforderungspriorisierungslogik 9 dafür, daß die dieser Anforderungsquelle 1 zugewiesenen Einstellungen ausgelesen und zur Einstellung der einstellbaren Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung verwendet werden.
Eine Einstellungseinheit 12 ist in Abhängigkeit von den durch die Einstellungspriorisierungslogik 9 ausgelesenen Einstellungen für die tatsächliche Anpassung der verschiedenen Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung verantwortlich. So kann von der Einstellungseinheit 12 beispielsweise ein Einstellsignal 4 erzeugt werden, welches unmittelbar zu einer entsprechenden Einstellung verschiedener Parameter des A/D-Wandlers 6 führt. Die auf diese Weise kanalspezifisch einstellbaren Parameter des A/D-Wandlers 6 können z.B. die Auflösung (8, 10 oder 12 Bit) oder die Abtastzeit des A/D-Wandlers 6 betreffen. Dies ist sinnvoll, da die Genauigkeit der von dem A/D-Wandler 6 zur A/D-Wandlung abgetasteten Spannung durch die verfügbare Aufladezeit des jeweils verwendeten Sample-and-Hold-Gliedes sowie die Ausgangsimpedanz der Analogsignalquelle bestimmt wird. Ebenso können die Wandlungszeit (auch die den internen Komparatoren zur Verfügung stehende Zeit trägt zur Genauigkeit des A/D-Wandlers 6 bei), die Kalibrierungszeit (mit zunehmender Zeitspanne für die Kalibrierung nach einer A/D-Wandlung kann ein genaueres Ergebnis der nächsten Wandlung erzielt werden) oder der Meßbereich, d.h. die obere und untere Meßbereichsgrenze, kanalspezifisch eingestellt werden. Ebenso kann z.B. kanalspezifisch die Referenzspannung des A/D-Wandlers 6 ausgewählt werden. Selbstverständlich sind auch andere Wandlerparameter denkbar, die kanalspezifisch einstellbar sein können.
Neben den zuvor beschriebenen Einstellungen, die unmittelbar den A/D-Wandler 6 betreffen, sind jedoch auch andere Einstellungen denkbar, welche weitere Funktionen der A/D-Wandleranordnung betreffen, die kanalspezifisch aktiviert oder deren Parameter kanalspezifisch eingestellt werden können. Dies erfolgt über ein weiteres Einstell- oder Aktivierungssignal der Einstellungseinheit 12. Einige dieser möglichen (digitalen) Funktionen, welche jeweils von der Steuereinheit 8 selbst wahrgenommen werden können, sollen nachfolgend kurz erläutert werden.
Die in 1 gezeigte A/D-Wandleranordnung umfaßt eine programmierbare Interrupterzeugungseinrichtung 15. Je nach gewandeltem Signalkanal können, unterschiedliche Aktionen notwendig sein. Die über das Einstellsignal 5 und die Einrichtung 15 realisierte einstellbare Interrupterzeugung erhöht die Einsatzmöglichkeiten der A/D-Wandleranordnung und ermöglicht die gezielte Einleitung kanalspezifischer Aktionen mit einem minimalen Programmieraufwand.
Darüber hinaus ist gemäß 1 eine Funktion oder Einheit 14 zur Überwachung bestimmter Grenzwerte des jeweils zu wandelnden analogen Signals vorhanden. In vielen Applikationen ist es erforderlich, Analogwerte zu erfassen, aber nur bei Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellen- oder Grenzwerts in Form einer Interrupterzeugung durch die Einrichtung 15 zu reagieren. Über das Einstellsignal 5 kann der jeweils zu überwachende obere und/oder untere Grenzwert kanalspezifisch programmiert werden, so daß insbesondere in Verbindung mit der intelligenten Interrupterzeugungseinrichtung 15 eine drastische Reduzierung der CPU-Last erzielt werden kann. Für jeden Signalkanal 2 können in dem Speicher 13 unterschiedliche Grenzwerte gespeichert sein.
Der Anschluß eines externen Multiplexers an die in 1 gezeigte A/D-Wandleranordnung kann ebenfalls, durch die kanalspezifische Erzeugung und Ausgabe von Steuersignalen unterstützt werden. Zu diesem Zweck ist eine entsprechende Einrichtung 16 vorgesehen, die in Abhängigkeit von dem Einstellsignal 5 der Steuereinheit 8 entsprechende Steuersignale für den (nicht gezeigten) externen Multiplexer erzeugt. Dabei ist insbesondere denkbar, daß je nach zu wandelndem Signalkanal 2 oder je nach anfordernder Anforderungsquelle 1 über den externen Multiplexer unterschiedliche Stellungen abgefragt werden.
Ein in 1 gezeigter integrierter Mechanismus 17 zur Erkennung eines Kurzschlusses und/oder Leiterbruchs kann zur Fehlererkennung ebenfalls in Abhängigkeit von dem Einstellsignal 5 kanalspezifisch aktiviert oder deaktiviert werden.
In verschiedenen Applikationen ist die synchrone Abtastung und A/D-Wandlung von zwei oder mehr analogen Signalkanälen 2 erforderlich. Daher ist eine Einrichtung 18 vorgesehen, die in Abhängigkeit von dem augenblicklich zu wandelnden Signalkanal 2 gegebenenfalls eine Anforderung für eine A/D-Wandlung eines weiteren Signalkanals durch einen anderen A/D-Wandler erzeugt. Durch die in dem Speicher 13 abgelegten Einstellinformationen kann für jeden Signalkanal 2 festgelegt sein, ob eine taktsynchrone A/D-Wandlung durch einen anderen A/D-Wandler erforderlich ist und, wenn ja, durch welchen anderen A/D-Wandler welcher analoge Signalkanal gewandelt werden soll. Diese Informationen werden dann über das Einstellsignal 5 an die Einrichtung 18 weitergereicht.
Des weiteren ist gemäß 1 eine Einrichtung 19 vorgesehen, welche abhängig von dem Einstellsignal 5 Steuersignale für andere Baugruppen oder Module erzeugt, um diese entsprechend zu beinflussen. Dies ist immer dann erforderlich, wenn das Wandlungsergebnis eines Signalkanals 2 zu einem bestimmten Ereignis, beispielsweise einem Interrupt, führen sollte. Auf diese Weise kann beispielsweise die Not-Aus-Funktion einer PWM-Einheit oder dergleichen gesteuert werden.
Neben den zuvor erwähnten und anhand der in 1 gezeigten Einrichtungen 14–19 erläuterten Funktionen können weitere Maßnahmen kanalspezifisch ergriffen werden, die ebenfalls von der Steuereinheit 8 durchgeführt werden können.
So umfaßt die Steuereinheit 8 beispielsweise einen Ereignissensor 11, der das Auftreten eines bestimmten Ereignisses, beispielsweise eines bestimmten Interrupts, überwacht. Sollte das Wandlungsergebnis eines zuvor gewandelten Signalkanals 2 zu dem jeweils kanalspezifisch überwachten Ereignis führen, wird von der Steuereinheit 8 automatisch eine A/D-Wandlung eines anderen Signalkanals 2 angefordert bzw. eine andere Anforderungsquelle 1 aktiviert. Die für jeden Signalkanal 2 überwachten Ereignisse können wiederum in Form entsprechender Einstellinformationen kanalspezifisch in dem Speicher 13 abgelegt sein.
Ebenso ist denkbar, daß kanalspezifisch festgelegt ist, ob ein Abtastwert des jeweils zu wandelnden Signalkanals 2 lediglich einmal oder mehrmals nacheinander gewandelt werden soll, um anschließend den Mittelwert der einzelnen Wandlungsergebnisse bilden und in dem Ergebnisregister 7 speichern zu können. Ist für einen Signalkanal 2 eine wiederholte A/D-Wandlung seiner Abtastwerte definiert, sorgt die Steuereinheit 8 entsprechend dafür, daß für einen entsprechend langen Zeitraum kein anderer Signalkanal 2 an den A/D-Wandler 6 durchgeschaltet bzw. kein Anforderungssignal 20 einer anderen Anforderungsquelle 1 verarbeitet wird.
Die Steuereinheit 8 kann auch eine Priorisierungslogik 10 aufweisen, welche zur prioritätsgesteuerten Abarbeitung der von den unterschiedlichen Anforderungsquellen 1 eingehenden Anforderungssignale 20 vorgesehen ist. Zu diesem Zweck wird von der Priorisierungslogik 10 beispielsweise jeder A/D-Wandleranforderung eine bestimmte Priorität zugewiesen und Anforderungen mit höherer Priorität vor Anforderungen mit niedrigerer Priorität verarbeitet. Allgemein kann die Reihenfolge der durchzuführenden Wandlungen nach bestimmten Entscheidungskriterien erfolgen, die als weitere Funktion der Steuereinheit 9 kanal- bzw. anforderungsquellenspezifisch einstellbar sind. So können beispielsweise für jede Anforde rungsquelle 1 in dem Speicher 13 Informationen gespeichert sein, die für die jeweilige Anforderungsquelle 1 die Reihenfolge der Wandlungen der einzelnen Signalkanäle 2 festlegen.
Die Priorisierungslogik 10 der Steuereinheit 8 kann insbesondere derart ausgestaltet sein, daß bei gleichzeitiger Anforderung eines Signalkanals 2 von mehreren Anforderungsquellen 1 kanalspezifisch entschieden wird, ob der jeweilige Signalkanal 2 nur einmal oder der Anzahl der Anforderungen entsprechend oft gewandelt werden soll. Auch diese Informationen können für jeden Signalkanal 2 in dem Speicher 13 abgelegt sein.
Darüber hinaus kann für jeden Signalkanal 2 und/oder für jede Anforderungsquelle 1 in Form entsprechender Einstellinformationen festgelegt sein, ob bei Eingehen einer Anforderung für eine A/D-Wandlung dieses Signalkanals 2, welcher eine höhere Priorität als einer augenblicklich durchgeführten A/D-Wandlung eines anderen Signalkanals 2 zugewiesen ist, die bereits laufende A/D-Wandlung zu Ende geführt oder zugunsten einer Abarbeitung der höherprioren Anforderung unterbrochen und erst später, nämlich nach Beendigung der höherprioren A/D-Wandlung, beendet werden soll.
Die zuvor beschriebenen Beispiele machen deutlich, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein vorgeschlagen wird, bestimmte Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung kanalspezifisch einzustellen, um somit die A/D-Wandleranordnung in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal anzupassen. Die aufgeführten Einstellmöglichkeiten sind selbstverständlich lediglich beispielhaft zu verstehen, und es können auch abweichend von den erläuterten Einstellmöglichkeiten andere Betriebsparameter bzw. Funktionen der A/D-Wandleranordnung kanalspezifisch eingestellt werden.

1: Anforderungseinheit
2: Signalkanal
3: Multiplexer
4: Einstellsignal
5: Einstellsignal
6: A/D-Wandler
7: Ergebnisregister
8: Steuereinheit
9: Einstellungspriorisierungslogik
10: Anforderungspriorisierungslogik
11: Ereignisüberwachungseinheit
12: Einstellungseinheit
13: Einstellungsspeicher
14: Einheit zur Grenzwertüberwachung
15: Einheit zur Interrupterzeugung
16: Einheit zur Ansteuerung eines externen Multiplexers
17: Einheit zur Kurzschluß- und Leiterbruchüberwachung
18: Einheit zur Anforderung einer synchronen A/D-Wandlung

19: Einheit zur Ansteuerung externen Baugruppen
20: Anforderungssignal

Claims

Verfahren zum A/D-Wandeln analoger Signale, wobei analoge Signale mehrerer Signalkanäle (2) mit Hilfe ein und derselben A/D-Wandleranordnung einer A/D-Wandlung unterzogen werden, wobei in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) bestimmte Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung kanalspezifisch eingestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die A/D-Wandlungen der einzelnen Signalkanäle (2) von mehreren Anforderungsmitteln (1) angefordert werden, daß den einzelnen Anforderungsmitteln (1) bestimmte Einstellungen der einzustellenden Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung zugeordnet werden, und daß für eine von einem bestimmten Anforderungsmittel (1) angeforderte A/D-Wandlung eines Signalkanals (2) die einzustellenden Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung in Übereinstimmung mit den diesem anfordernden Anforderungsmittel (1) zugeordneten Einstellungen eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung Wandlerparameter eines A/D-Wandlers (6) der A/D-Wandleranordnung kanalspezifisch eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wandlerparameter des A/D-Wandlers (6) die Auflösung, die Abtastzeit, die Wandlungszeit, die Kalibrierungszeit und/oder der Meßbereich des A/D-Wandlers (6) kanalspezifisch eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) die Amplitude des analogen Signals dieses Signalkanals (2) einer Grenzwertüberwachung unterzogen wird, wobei die während der Grenzwertüberwachung überwachten Grenzwerte kanalspezifisch eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) Interrupts kanalspezifisch erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) ein externer Multiplexer kanalspezifisch angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) eine Kurzschluß- und/oder Leiterbruchüberwachung (17) kanalspezifisch aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) kanalspezifisch eine synchrone A/D-Wandlung bei einer anderen A/D-Wandleranordnung angefordert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) die A/D-Wandlung des analogen Signals dieses Signalkanals (2) kanalspezifisch mehrmals nacheinander durchgeführt und anschließend der Mittelwert der einzelnen Wandlungsergebnisse gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) das Auftreten eines bestimmten Ereignisses nach der A/D-Wandlung des analogen Signals dieses Signalkanals (2) überwacht wird, und daß nach Erkennen des Auftretens des bestimmten Ereignisses die Wandlung eines anderen Signalkanals (2) angefordert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) das Auftreten eines bestimmten Ereignisses nach der A/D-Wandlung des analogen Signals dieses Signalkanals (2) überwacht wird, und daß nach Erkennen des Auftretens des bestimmten Ereignisses eine externe Baugruppeneinheit kanalspezifisch angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von mehreren Anforderungsmitteln (1) A/D-Wandlungen der einzelnen Signalkanäle (2) angefordert werden, und daß jeder Anforderung eines Anforderungsmittels (1) eine bestimmte Priorität zugewiesen wird, wobei bei gleichzeitigem Vorliegen mehrerer Anforderungen die einzelnen Anforderungen prioritätsabhängig abgearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen einer Anforderung für eine A/D-Wandlung eines Signalkanals (2) während einer laufenden A/D-Wandlung eines anderen Signalkanals (2), welche auf eine Anforderung mit niedrigerer Priorität als die vorliegende Anforderung zurückgeht, kanalspezifisch festgelegt wird, ob die laufende A/D-Wandlung beendet oder zugunsten eines Starts der durch die vorliegende Anforderung mit der höheren Priorität angeforderten A/D-Wandlung sofort unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von mehreren Anforderungsmitteln (1) A/D-Wandlungen der einzelnen Signalkanäle (2) angefordert werden, und daß bei Vorliegen mehrerer Anforderungen von unterschiedlichen Anforderungsmitteln (1) für eine A/D-Wandlung desselben Signalkanals (2) in Abhängigkeit von diesem Signalkanal (2) festgelegt wird, ob das analoge Signal dieses Signalkanals einmal oder mehrmals einer A/D-Wandlung unterzogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Signalkanal (2) kanalspezifische Einstellungen für die einzustellenden Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung zugeordnet werden, und daß bei Anforderung einer A/D-Wandlung eines bestimmten Signalkanals (2) die Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung in Übereinstimmung mit den diesem Signalkanal (2) zugeordneten Einstellungen eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalkanäle (2) in Gruppen zusammengefaßt werden, denen jeweils gruppenspezifische Einstellungen der einzustellenden Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung zugeordnet werden, und daß bei Anforderung einer A/D-Wandlung eines Signalkanals (2) einer bestimmten Gruppe die Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung in Übereinstimmung mit den dieser Gruppe zugeordneten Einstellungen eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung in Übereinstimmung mit den dem zu wandelnden Signalkanal (2) zugeordneten Einstellungen eingestellt bleiben bis eine Anforderung für eine A/D-Wandlung von einem Anforderungsmittel (1) vorliegt, dem eigene Einstellungen für die einzustellenden Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung zugeordnet sind, wobei in diesem Fall die Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung in Übereinstimmung mit den dem anfordernden Anforderungsmittel (1) zugeordneten Einstellungen eingestellt werden.
A/D-Wandleranordnung, mit einem A/D-Wandler (6) zum A/D-Wandeln analoger Signale, mit einer Auswahleinrichtung (3), welcher die analogen Signale mehrerer Signalkanäle (2) zugeführt sind, zum Auswählen eines zu wandelnden Signalkanals (2) und zum Zuführen des analogen Signals des ausgewählten Signalkanals zu dem A/D-Wandler (6), und mit einer Steuereinrichtung (8) zum kanalspezifischen Einstellen bestimmter Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Anforderungsmitteln (1) zum Anfordern von A/D-Wandlungen der einzelnen Signalkanäle (2) vorgesehen ist, daß jedem Anforderungsmittel (1) bestimmte Einstellungen der einzustellenden Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung zugeordnet und in einer Speichereinrichtung (13) gespeichert sind, und daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie für eine von einem bestimmten Anforderungsmittel (1) angeforderte A/D-Wandlung eines Signalkanals (2) die einzustellenden Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung in Übereinstimmung mit den diesem anfordernden Anforderungsmittel (1) zugeordneten und in der Speichereinrichtung (13) gespeicherten Einstellungen einstellt.
A/D-Wandleranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie als Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung Wandlerparameter des A/D-Wandlers (6) kanalspezifisch eingestellt.
A/D-Wandleranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie als Wandlerparameter des A/D-Wandlers (6) die Auflösung, die Abtastzeit, die Wandlungszeit, die Kalibrierungszeit und/oder den Meßbereich des A/D-Wandlers (6) kanalspezifisch einstellt.
A/D-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 18–20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grenzwertüberwachungseinrichtung (14) zur Überwachung der Amplitude des analogen Signals des jeweils zu wandelnden Signalkanals (2) in Bezug auf bestimmte Grenzwerte vorgesehen ist, und daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie die von der Grenzwertüberwachungseinrichtung (14) überwachten Grenzwerte in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) kanalspezifisch einstellt.
A/D-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 18–21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Interrupterzeugungseinrichtung (15) zur Erzeugung von Interrupts der A/D-Wandleranordnung vorgesehen ist, und daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) die Interrupterzeugung durch die Interrupterzeugungseinrichtung (15) kanalspezifisch steuert.
A/D-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 18–22, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) kanalspezifisch Steuersignale zur Ansteuerung eines externen Multiplexers erzeugt.
A/D-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 18–23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (17) zur Kurzschluß- und/oder Leiterbruchüberwachung vorgesehen ist, und daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie die Einrichtung (17) zur Kurzschluß- und/oder Leiterbruchüberwachung in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) kanalspezifisch aktiviert.
A/D-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 18–24, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) kanalspezifisch ein Anforderungssignal für eine andere A/D-Wandleranordnung zur Durchführung einer synchronen A/D-Wandlung erzeugt.
A/D-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 18–25, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) eine mehrmalige Durchführung der A/D-Wandlung des analogen Signals dieses Signalkanals (2) veranlaßt und anschließend den Mittelwert der einzelnen Wandlungsergebnisse bildet.
A/D-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 18–26, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) eine Ereignisüberwachungseinrichtung (11) umfaßt, um in Abhängigkeit von dem jeweils zu wandelnden Signalkanal (2) das Auftreten eines bestimmten Ereignisses nach der A/D-Wandlung des analogen Signals dieses Signalkanals (2) zu erfassen, wobei die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie nach Erkennen des Auftretens des bestimmten Ereignisses die Wandlung eines anderen Signalkanals (2) anfordert und/oder ein Steuersignal für eine externe Baugruppeneinheit erzeugt.
A/D-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 18–27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Anforderungsmitteln (1) zum Anfordern von A/D-Wandlungen der einzelnen Signalkanäle (2) vorgesehen sind, und daß die Steuereinrichtung (8) eine Priorisierungseinrichtung (10) umfaßt, welche jeder Anforderung eines Anforderungsmittels (1) eine bestimmte Priorität zuweist und bei gleichzeitigem Vorliegen mehrerer Anforderungen die einzelnen Anforderungen prioritätsabhängig abarbeitet, wobei die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie bei Vorliegen einer Anforderung für eine A/D-Wandlung eines Signalkanals (2) während einer laufenden A/D-Wandlung eines anderen Signalkanals (2), welche auf eine Anforderung mit niedrigerer Priorität als die vorliegende Anforderung zurückgeht, kanalspezifisch entscheidet, ob die laufende A/D-Wandlung beendet oder zugunsten eines Starts der durch die vorliegende Anforderung mit der höheren Priorität angeforderten A/D-Wandlung sofort unterbrochen wird.
A/D-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 18–28, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Anforderungsmitteln (1) zum Anfordern von A/D-Wandlungen der einzelnen Signalkanäle (2) vorgesehen sind, und daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie bei Vorliegen mehrerer Anforderungen von unterschiedlichen Anforderungsmitteln (1) für eine A/D-Wandlung desselben Signalkanals (2) in Abhängigkeit von diesem Signalkanal (2) festlegt, ob das analoge Signal dieses Signalkanals (2) einmal oder mehrmals einer A/D-Wandlung unterzogen wird.
A/D-Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 18–29, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Signalkanal (2) kanalspezifische Einstellungen für die einzustellenden Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung zugeordnet und in einer entsprechenden Speichereinrichtung (13) gespeichert sind, und daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie bei Anforderung einer A/D-Wandlung eines bestimmten Signalkanals (2) die Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung in Übereinstimmung mit den diesem Signalkanal (2) zugeordneten und in der Speichereinrichtung (13) gespeicherten Einstellungen einstellt.
A/D-Wandleranordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) derart ausgestaltet ist, daß sie die Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung in Übereinstimmung mit den dem zu wandelnden Signalkanal (2) zugeordneten Einstellungen einstellt bis eine Anforderung für eine A/D-Wandlung von einem Anforderungsmittel (1) vorliegt, für das in der Speichereinrichtung (13) eigene Einstellungen für die einzustellenden Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung gespeichert sind, wobei die Steuereinrichtung (8) in diesem Fall die Betriebsparameter der A/D-Wandleranordnung in Übereinstimmung mit den dem anfordernden Anforderungsmittel (1) zugeordneten Einstellungen einstellt.