DE19960300B4

DE19960300B4 - Verfahren und Programm zur Übertragung von Daten sowie entsprechendes Datenverarbeitungssystem

Info

Publication number: DE19960300B4
Application number: DE1999160300
Authority: DE
Inventors: Helge Grasshoff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: DE19960300A1

Abstract

Verfahren zur Übertragung von Daten entsprechend eines vorbestimmten Datenprotokolls zwischen einem Sender (5, 6) und einem Empfänger (1), bei dem
die Daten in digitaler Form übertragen werden, und
das Datenprotokoll mindestens zwei Einheiten aufweist,
von denen
– eine erste Einheit bei jeder Übertragung von Daten dieselbe ist, und
– eine zweite Einheit die Information enthält und unabhängig von der enthaltenen Information immer dieselbe Quersumme aufweist, wobei
die Startbits aus der Bitfolge „0" (Null) „1" (Eins) bestehen,
das Stopbit den Wert „1" (Eins) hat, und
drei der Datenbits (B5-B0) den Wert „0" (Null) und drei der Datenbits den Wert „1" (Eins) haben.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von Daten entsprechend eines vorbestimmten Datenprotokolls zwischen einem Sender und einem Empfänger, auf ein Programm, das bei Ausführung in einem entsprechend programmierten Sender ein solches Verfahren ausführt, und auf ein Datenverarbeitungssystem mit einem Sender und einem Empfänger, bei dem der Sender Daten gemäß eines solchen Verfahrens überträgt.

Aus der EP 0 693 401 A2 ist ein Datenübertragungsverfahren in einem für den Einsatz im Kraftfahrzeug geeigneten Datenverarbeitungssystem bekannt, bei dem zwischen einem Sender, der Teil einer Sensoreinheit ist, und einem Empfänger, der Teil einer zentralen Recheneinheit ist, Daten entsprechend eines vorbestimmten Datenprotokolls übertragen werden. Das vorbestimmte Datenprotokoll besteht aus einem pulsbreitenmoduliertem Signal (PWM-Signal), das eine vorbestimmte Periodendauer, d.h. einen vorbestimmten Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden pulsbreitenmodulierten Signalen aufweist. Die Information wird in Form verschiedener Breiten der Pulse innerhalb einer Periodendauer übertragen. Eine Fehlerüberwachung dahingehend, ob das übertragene Signal durch ein Störsignal beeinträchtigt ist, wird dadurch ausgeführt, daß die Periodendauer überwacht und bei einer Abweichung von der vorbestimmten Periodendauer das entsprechende Signal nicht als einwandfrei übertragenes Signal bewertet wird.

Aus dem Fachbuch Microcomputer Components User's Manual, Seiten 64 bis 78, Siemens, 08.95, und aus dem Fachbuch Nachrichtentechnik, Seiten 344 bis 347, K. Steinbuch und W. Rupprecht, Springer-Verlag, 1967, ist beispielsweise bekannt, zur sicheren Übertragung von digitalen Daten in Form eines m-aus- n-Codes gleichgewichtige Codeworte mit gleichen Quersummen (ohne Übertrag) zu übertragen, wie beispielsweise bei einem in der Fachwelt vielfach bekannten paritätsgesicherten Codewort. Ebenso sind aus den genannten Fachbüchern Codeworte mit vorausgehenden Startschritten und folgenden Stopschritten bereits bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Möglichkeit zum Übertragen von Daten zwischen einem Sender und einem Empfänger, die räumlich voneinander entfernt sind, anzugeben, bei der sowohl die Übertragung zwischen dem Sender und dem Empfänger synchronisiert werden kann als auch durch Störung während der Übertragung fehlerhaft gewordene Daten erkannt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. ein Programm nach Anspruch 9 bzw. ein Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 10.

Es wird insbesondere ein asynchrones, unidirektionales, digitales Übertragungsprotokoll bereitgestellt, mit dem der Datenstrom zwischen einem Sender und einem Empfänger synchronisiert werden kann, mit dem ein Synchronisationsfehler erkannt werden kann, und mit dem ein fehlerhaft übertragenes Bit in einer digital kodierten Information detektiert werden kann.

Das Datenprotokoll weist dafür zwei Einheiten auf, von denen eine Einheit immmer identisch ist und daher zur Synchronisation als auch zur Erkennung eines Synchronisationsfehlers geeignet ist. Die andere Einheit enthält die zu übertragende Information, wobei die Datenbits, in denen die Information kodiert ist, immer die gleiche Quersumme aufweisen.

Dadurch weisen die gesamten Datenbits des Datenprotokolls immer die gleiche Quersumme auf, so daß durch Ermittlung der mittleren Sendeleistung auf der Empfängerseite sofort festgestellt werden kann, ob die Datenübertragung gestört ist oder nicht. Dasselbe gilt auch für den Teil des Datenprotokolls, der die eigentlich zu übertragende Information trägt, da auch hier durch Ermittlung der mittleren Sendeleistung auf Empfängerseite sofort festgestellt werden kann, ob die empfangende Information durch eine Störung verändert ist.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

1 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit für ein Insassenschutzsystem eines Kraftfahrzeugs; und

2(a)–(c) die Struktur eines Datenprotokolls und von entsprechend des Datenprotokolls aufgebauten digitalen Worten.

In 1 ist die zentrale Recheneinheit 1 eines Insassenschutzsystems eines Kraftfahrzeugs zur Ansteuerung von Insassenschutzeinrichtungen wie Airbags und Gurtstrammern gezeigt. Die zentrale Recheneinheit 1 weist eine Zentraleinheit 2 mit einer CPU 21, einer Speicheranordnung 22 und einem A/D-Wandler 23, eine Überwachungseinheit 3 zur Erzeugung von Referenzsignalen, einen zentralen Beschleunigungsaufnehmer 4 mit einem Beschleunigungssensor 41, einem Verstärker 42 und einem Filter 43, eine Ansteuer- und Schnittstelleneinheit 7 und eine Anschluß- oder Steckereinheit 8 auf. Die Steckereinheit 8 ist mit einem Fahrerairbag 9a, einem Beifahrerairbag 9b, einem Fahrerseitenairbag 10a, einem Beifahrerseitenairbag 10b und Gurtstraffereinheiten 11a und 11b für Fahrer und Beifahrer sowie über eine Leitung 12 mit einer Sitzbelegungserkennung verbunden. Weiterhin kann über die Leitung 13 eine Diagnoseeinheit angeschlossen werden. Die Ansteuer- und Schnittstelleneinheit 7 ist mit der Steckereinheit 8 über eine Leitung 14, mit der Zentraleinheit 2 über eine Leitung 15 und mit der Überwachungseinheit 3 über eine Leitung 16 verbunden. Die Zentraleinheit 2 und Überwachungseinheit 3 sind über eine Leitung 17 verbunden. Die Einheit 4 ist über Leitungen 20a und 20b in der in 1 gezeigten Weise mit den Einheiten 2 und 3 verbunden.
Von der zentralen Recheneinheit 1 räumlich entfernt in dem Fahrzeug angeordnet sind eine erste und eine zweite Sensoreinheit 5 und 6, die über Leitungen 18 bzw. 19 mit der zentralen Recheneinheit 1, im gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Zentraleinheit 2, verbunden sind. Die beiden Sensoreinheiten 5, 6 weisen jeweils einen Beschleunigungsdetektor 51 bzw. 61, Verstärker 52 bzw. 62 und einen Mikroprozessor 53 bzw. 63 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel dienen die Sensoreinheiten 5 und 6 zur Detektion eines Seitenauf pralls zur Auslösung der Seitenairbags. Die räumlich getrennte Anordnung der Sensoreinheit 5 und 6 von der Sensoreinheit 4 ist notwendig, da bei einem Seitenaufprall an dem für die Auslösung der Seitenairbags passenden Zeitpunkt die Beschleunigung gegebenenfalls noch nicht zu der zentral angeordneten Sensoreinheit 4 im erforderlichen Umfang übertragen wurde. Die Einzelheiten der Funktionen des Aufbaus des in 1 gezeigten Datenverarbeitungssystems sind in der EP 0 693 401 A2 , ausgenommen das Verfahren zur Übertragung der Daten zwischen den Sensoreinheiten 4, 5, 6 und der Zentraleinheit 2 nach der vorliegenden Ausführungsform, detailliert beschrieben.
Zur Übertragung von Daten zwischen einem Sender und einem Empfänger, wie z.B. einer der Sensoreinheiten 4, 5 und 6 als Sender und der Zentraleinheit 2 als Empfänger, wird ein asynchrones, unidirektionales, digitales Übertragungsprotokoll definiert, auf dessen Basis die Übertragung von Daten (Kommunikation) zwischen einem räumlich entfernten Sender (Sensoreinheiten 5, 6) und einer zentralen Recheneinheit 1 stattfindet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es notwendig, achtzehn verschiedene Zustände einer Sensoreinheit (Sender) in Form eines digitalen Wortes zu übertragen. Diese achtzehn Zustände sind achtzehn unterschiedliche Informationen, die bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel z.B. die achtzehn möglichen unterschiedlichen Zustände darstellen, die die Sensoreinheit 5 aus ihren Meßdaten mittels des Mikroprozessors 53 errechnen kann.
Der Aufbau der zu übertragenden digitalen Datenworte gemäß des Übertragungsprotokolls ist in 2 gezeigt. In 2a ist der prinzipielle Aufbau der zu übertragenden digitalen Worte gezeigt. Sie bestehen aus einem Startbit S, dessen Wert bei der beschriebenen Ausführungsform immer gleich "0" ist. Dann folgt eine Dateneinheit, die aus acht Datenbits D0-D7 besteht. Danach folgt ein Stoppbit E, dessen Wert bei der gezeigten Ausführungsform immer "1" ist. Danach folgen, je nach Anwendung, zwischen 7 und 9 Wartebits (W0-W6 bzw. W8), die alle den Wert "1" haben.
In 2b ist der Aufbau der Dateneinheit, also der 8-Bit-Dateneinheit (D0-D7) gezeigt. Die Dateneinheit enthält zwei Startbits. Das Startbit S1, das als erstes kommt, hat immer den Wert "0". Das Startbit S0, das nach dem Startbit S1 kommt, hat immer den Wert "1". Danach folgen sechs Datenbits B5-B0, in denen die zu übertragende Information kodiert wird. Dabei haben immer drei der Datenbits B5-B0 den Wert "0" und drei der Datenbits haben den Wert "1". Der detaillierte Aufbau der achtzehn unterschiedlichen zu übertragenden digitalen Worte ist in 2c gezeigt.
Ein digitales Wort entsprechend des Übertragungsprotokoll ist also aus zwei Einheiten aufgebaut. Die erste Einheit weist das Startbit S, das Stoppbit E und die Wartebits W0-W6/W8 auf. Diese erste Einheit weist bei jedem der achtzehn unterschiedlichen zu übertragenden digitalen Worte immer identische Werte jedes einzelnen Bits auf. Diese erste Einheit ist aus einer ersten Untereinheit, die das Startbit S enthält und vor der Dateneinheit angeordnet ist, und einer zweiten Untereinheit, die das Stoppbit E und die Wartebits W0-W6/W8 enthält, die nach der Dateneinheit angeordnet ist, aufgebaut. Die zweite Einheit jedes zu übertragenden digitalen Datenwortes ist die Dateneinheit, die aus einer dritten Untereinheit, die die Startbits S1 und S0 enthält, und einer vierten Untereinheit, die die Datenbits B5-B0 enthält, aufgebaut ist. Die Quersumme, d.h. die sich aus der Addition der einzelnen Werte der Datenbits der Dateneinheit ergebende Summe, ist für jedes der achtzehn unterschiedlichen zu übertragenden digitalen Worte identisch.
Wie sich aus dem obigen prinzipiellen Aufbau der digitalen Worte gemäß des Datenprotokolls ergibt, weist jedes Datenwort eine Startsequenz ("001"), die aus der ersten und dritten Untereinheit besteht, und eine Stop- und Wartesequenz ("11111111(11)"), die aus der zweiten Untereinheit besteht, auf. Die Information ist in der vierten Untereinheit enthalten. Jedes digitale Datenwort hat, genauso wie die Dateneinheit als solche, immer die identische Quersumme.
Die Startsequenz und die Wartesequenz ermöglichen es, den Datenstrom zwischen Sender und Empfänger zu synchronisieren und einen Synchronisationsfehler zu erkennen. Die immer gleiche Quersumme bei allen achtzehn unterschiedlichen zu übertragenden digitalen Worten ermöglicht es, daß ein fehlerhaft übertragenes Bit detektiert wird, da dann die Quersumme von dem vorbestimmten Wert abweicht. Das Datenprotokoll ist natürlich nicht auf die Übertragung von achtzehn verschiedenen Informationen begrenzt. Wenn mehr oder weniger Informationen zu übertragen sind, ist die Anzahl der Datenbits entsprechend anzupassen, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß die Quersumme der Dateneinheit für alle unterschiedlichen Datenworte immer identisch ist.
Das Verfahren zur Übertragung von Daten, das oben beschrieben worden ist, ist selbstverständlich nicht auf ein Datenverarbeitungssystem für ein Insassenschutzsystem eines Fahrzeugs begrenzt. Bei allen Anwendungen, in denen eine Übertragung von Daten zwischen einem Sender und einem Empfänger erforderlich ist, die einerseits in kurzer Zeit und andererseits mit einer hohen Störfestigkeit zu erfolgen hat, sind das Verfahren und das Übertragungsprotokoll, die oben beschrieben worden sind, anwendbar. Das Verfahren läßt sich auch bei bereits bestehenden Systemen verwenden, indem der Sender und Empfänger entsprechend programmiert werden.

Claims

Verfahren zur Übertragung von Daten entsprechend eines vorbestimmten Datenprotokolls zwischen einem Sender (5, 6) und einem Empfänger (1), bei dem die Daten in digitaler Form übertragen werden, und das Datenprotokoll mindestens zwei Einheiten aufweist, von denen – eine erste Einheit bei jeder Übertragung von Daten dieselbe ist, und – eine zweite Einheit die Information enthält und unabhängig von der enthaltenen Information immer dieselbe Quersumme aufweist, wobei die Startbits aus der Bitfolge „0" (Null) „1" (Eins) bestehen, das Stopbit den Wert „1" (Eins) hat, und drei der Datenbits (B5-B0) den Wert „0" (Null) und drei der Datenbits den Wert „1" (Eins) haben.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Einheit zur Synchronisation eines Datenstromes zwischen dem Sender (5, 6) und dem Empfänger (1) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste Einheit eine erste und eine zweite Untereinheit aufweist, von denen die erste Untereinheit vor und die zweite Untereinheit nach der zweiten Einheit angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die erste Untereinheit aus einer vorbestimmten Anzahl von ersten Startbits (S) besteht.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die zweite Untereinheit aus einer vorbestimmten Anzahl von Stop- und Wartebits (E, W0-W6/W8) besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die zweite Einheit aus einer dritten und einer vierten Untereinheit besteht, von denen die dritte Untereinheit (S1, SO) bei jeder Übertragung dieselbe ist und die vierte Untereinheit (B5-B0) die Information enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Quersumme durch Addieren der einzelnen Bitwerte jedes Bits eines vorbestimmten Teils der zweiten Einheit gebildet bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Sender und der Empfänger aus einer zentralen Recheneinheit (1) und einer räumlich davon entfernten Datenerfassungseinheit (5, 6) wie einem Sensor bestehen.
Programm, das bei Ausführung in einem entsprechend programmierten Sender ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
Datenverarbeitungssystem mit einem Sender (5, 6; 1), einem Empfänger (1; 5, 6), und einer Kommunikationsverbindung (18, 19) zwischen dem Sender und dem Empfänger, bei dem der Sender gemäß eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 Daten an den Empfänger über die Kommunikationsverbindung überträgt.