DE4407991A1

DE4407991A1 - Einrichtung zur bidirektionalen Übertragung von Daten

Info

Publication number: DE4407991A1
Application number: DE19944407991
Authority: DE
Inventors: Ralf Henne
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1995-09-14
Also published as: WO1995024787A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur bidirektionalen Übertragung von Daten nach der Gattung des Hauptanspruchs, bei der Daten zwischen wenigstens zwei elektronischen Einheiten, die über eine Signalleitung miteinander verbunden sind, ausgetauscht werden sollen.

Solche Einrichtungen zur bidirektionalen Übertragung von Daten sind unter dem Begriff Bus-Systeme bekannt. Ein solches Bus-System wird in einer Druckschrift der Firma Texas Instruments mit der Bezeichnung TSS721 Meter-Bus-Transceiver, beschrieben. Bei diesem bekannten System erfolgt eine Datenübertragung vom "Master zum Slave" bzw. umgekehrt vom "Slave zum Master", wobei beider ersten Datenübertragung unterschiedliche Spannungshöhen bei konstantem Strom ausgewertet werden und zur anderen Datenübertragung Stromstärken mit zwei verschiedenen Niveaus bei konstanter Spannung ausgewertet werden.

Beim bekannten System kann entweder eine Datenübertragung von "Master zum Slave" oder von "Slave zum Master" erfolgen, eine gleichzeitige Übertragung in beide Richtungen muß dagegen ausgeschlossen werden oder als Fehlfunktion erkannt werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur bidirektionalen Übertragung von Daten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß gleichzeitig Daten zwischen zwei elektronischen Einheiten ausgetauscht werden können, wobei sich dieser Datenaustausch nicht gegenseitig stört. Erzielt wird dieser Vorteil, indem die beiden elektronischen Einheiten über eine Signalleitung untereinander verbunden werden und jede der beiden elektronischen Einheiten Mittel aufweist, die entweder eine Veränderung des Stromes bei konstanter Spannung oder eine Veränderung des Spannungspegels bei konstantem Strom ermöglichen. Da die ersten und zweiten Mittel unabhängig voneinander sind und sie gleichzeitig arbeiten können, ist es möglich, Daten gleichzeitig in beide Richtungen zu übertragen, ohne daß diese Übertragungen sich gegenseitig stören.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit einem Steuergerät sowie wenigstens einem zugehörigen Sensor eingesetzt werden. Es ist dann dafür zu sorgen, daß die ersten Mittel zur Beeinflussung des Spannungspegels bei konstanten Strom beispielsweise im Steuergerät und die zweiten Mittel zur Beeinflussung des Stromes bei konstanter Spannung dann im Sensor enthalten sein müssen. Mit einer solchen Anordnung kann dann in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung auch noch die Spannungsversorgung für den Sensor über die Signalleitung zwischen dem Steuergerät und dem Sensor erfolgen. Es ist dabei lediglich erforderlich, daß auch der niedrigere Spannungspegel, der vom Steuergerät geliefert wird, noch zur Spannungsversorgung für den Sensor ausreicht.

Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In der Figur sind als die beiden elektronischen Einheiten, zwischen denen eine bidirektionale Übertragung von Daten erfolgen soll, ein Steuergerät 10, beispielsweise das Steuergerät eines Kraftfahrzeuges sowie ein Sensor 11 dargestellt.

Das Steuergerät 10 umfaßt zwei Konstantspannungsquellen 12, 13, die die konstanten Spannungen U0 bzw. U1 liefern. Über einen Schalter 14 wird entweder die Spannung U0 als logische Null oder die Spannung U1 als logische Eins weitergeleitet, je nachdem welche Information abgegeben werden soll bzw. welche Daten übermittelt werden sollen. Die Umschaltbedingung ist mit TD (übertrage Daten) bezeichnet.

Neben den beiden Konstantspannungsquellen 12 und 13 weist das Steuergerät 10 noch einen Strommeßwiderstand 15 auf, der über den Schalter 14 mit einer der Konstantspannungsquellen 12, 13 verbunden werden kann. Die beiden Anschlüsse des Strommeßwiderstandes 15 führen auf die beiden Eingänge eines Komperators 16, an dessen Ausgang die vom Sensor 11 gelieferten Daten abrufbar sind. Der Ausgang des Komparators ist mit RD (empfange Daten) bezeichnet.

Das Steuergerät 10 ist mit dem Sensor 11 über eine Signalleitung 17 und eine Masseleitung 18 verbunden, wobei die Signalleitung 17 zwischen dem Strommeßwiderstand 15 des Steuergerätes 10 und einer Spannungsstabilisierungseinheit 19 des Sensors 11 liegt. Der Sensor 11 umfaßt eine als Last wirkende Sensorelektronik 20 sowie einen Komparator 21 und eine Stromquelle 22.

Die Verschaltung dieser Bauelemente ist derart, daß der Eingang der Signalleitung sowohl auf die Spannungsstabilisierungsstufe 19 als auch die Stromquelle 22 und einen Eingang des Komparators 21 führt. Der Strom der in die Spannungsstabilisierung 19 fließt ist mit I0 bezeichnet. Der Ausgang der Spannungsstabilisierung 19 ist mit dem anderen Eingang des Komparators 21 sowie der Sensorelektronik 20 verbunden. Vom Ausgang des Komparators 21 werden die empfangenen Daten der Sensorelektronik 20 zugeführt, diese übermittelt ihrerseits Daten, indem sie die Stromquelle 22 beeinflußt. Die Verbindung zwischen dem Ausgang des Komparators 21 und der Sensorelektronik 20 ist mit RD (empfange Daten) bezeichnet, die Verbindung zwischen der Sensorelektronik 20 und der Stromquelle 22 ist mit TD (übertrage Daten) bezeichnet.

Mit der in der Figur dargestellten Einrichtung bzw. Schaltungsanordnung läßt sich eine bidirektionale digitale Schnittstelle von einem zentralen Steuergerät zu einem ausgelagerten Sensor realisieren. Dabei ist Vollduplexbetrieb möglich, es können also gleichzeitig Daten vom Steuergerät zum Sensor und vom Sensor zum Steuergerät über eine einzige Signalleitung ausgetauscht werden. Unter der Voraussetzung, daß auch die niedrigere der beiden Konstantspannung U0, U1 noch zur Sensorversorgung ausreicht, kann über die Signalleitung 17 auch noch die Spannungsversorgung für den Sensor erfolgen. Als Rückleitung wird lediglich noch eine Masseleitung benötigt.

Die Datenübertragung vom Steuergerät 10 zu Sensor 11 erfolgt durch zwei unterschiedliche Spannungspegel auf der Signalleitung 17. Diese Spannungspegel werden mit Hilfe der Konstantspannungsquellen 12 und 13 realisiert. Jeder Spannungspegel entspricht dabei einem logischen Zustand. Beispielsweise wird eine Spannung von U0 = 8 Volt zur Darstellung einer logischen Null gewählt und eine Spannung von U1 = 10 Volt zur Darstellung einer logischen Eins. Diese Spannungsverteilung kann auch umgekehrt werden oder durch andere Spannungswerte ersetzt werden. Die Spannung U0, also die niedrigere Spannung wird jedenfalls so gewählt, daß sie zur Versorgung des Sensors 11 ausreicht. Der Empfänger im Sensor 11 wertet die Spannung der Kommunikationsleitung in geeigneter Weise aus. Dies erfolgt beispielsweise mit Hilfe des Komparators 21, dem einerseits die von der Signalleitung kommende Hochspannung zugeführt wird, diese Spannung wird mit einer in der Spannungsstabilisierung 19 erzeugten Referenzspannung verglichen, so daß am Ausgang des Komparators 21 die empfangenen Daten unterscheidbar vorliegen.

Die Datenübertragung vom Sensor 11 zum Steuergerät 10 erfolgt durch zwei unterschiedliche Ströme auf der Signalleitung. Die Ströme werden vom Sensor mit Hilfe der Stromquelle 22 geregelt. Jede Stromstärke entspricht dabei einem logischen Zustand, beispielsweise entspricht die Stromstärke I0 = 10 Milliampere einer logischen Null und die Stromstärke I1 = 20 Milliampere entspricht einer logischen Eins. Diese Werte können entsprechend angepaßt werden, auch ist es möglich, den höheren Strom einer logischen Null und den niedrigeren einer logischen Eins entsprechen zu lassen.

Der Strom I0 wird beispielsweise so gewählt, daß er größer oder gleich dem maximalen Versorgungsstrom des Sensors ist. Dieser Versorgungsstrom ist üblicherweise ziemlich konstant und kann daher als I0 verwendet werden.

Der Empfänger im Steuergerät 10 besteht aus einem Strommeßwiderstand 15, dessen beide Anschlüsse mit den beiden Eingängen eines Komparators 16 verbunden sind. Am Ausgang des Komparators 16 entsteht ein Signal, das die empfangenen Daten darstellt.

Insgesamt wirkt der Sensor also wie eine schaltbare Stromquelle und das Steuergerät wie eine schaltbare Spannungsquelle. D.h., daß beim Umschalten der Spannung von U0 nach U1 bzw. von U1 nach U0 sich der Strom nicht ändert und umgekehrt beim Umschalten von I0 nach I1 bzw. von I1 nach I0 ändert sich die Spannung nicht.

Damit können Strom und Spannung auf der Signalleitung 17 unabhängig voneinander verändert werden. Eine gegenseitige Störung erfolgt nicht, es ist somit möglich, beide Übertragungsrichtungen gleichzeitig auszunützen. Die Datenübertragung ist darüber hinaus sehr sicher, da durch den geregelten Versorgungsstrom des Sensors Störungen nach dem Prinzip der geregelten Stromschleife weitestgehend ausgeregelt werden.

Das Ausführungsbeispiel ist auf ein Steuergerät 10 sowie einen Sensor 11 gerichtet, es können mit dieser Einrichtung jedoch Daten zwischen beliebigen Systemen ausgetauscht werden, wobei lediglich die beschriebenen Bauelemente Bestandteil dieser beiden elektronischen Komponenten sein müssen.

Claims

1. Einrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen wenigstens zwei elektronischen Einheiten, die über eine Signalleitung miteinander verbunden sind, wobei die elektronischen Einheiten erste Mittel umfassen, die eine Veränderung des Stromes bei konstanter Spannung ermöglichen und zweite Mittel, die eine Veränderung des Spannungspegels bei konstantem Strom ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Mittel unabhängig voneinander sind und daß sie gleichzeitig arbeiten, zur gleichzeitigen Übertragung von Daten in beide Richtungen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine elektronische Einheit eine Auswerteschaltung ist und die zweite elektronische Einheit ein Sensor, der von der Auswerteschaltung angesteuert wird und dessen Ausgangssignal von der Auswerteschaltung ausgewertet wird.

3. Einrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Auswerteschaltung ein Steuergerät, insbesondere ein Steuergerät eines Kraftfahrzeuges ist.

4. Einrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung als schaltbare Spannungsquelle und die zweite Einrichtung als schaltbare Stromquelle wirkt und die Spannungsquelle und die Stromquelle unabhängig voneinander umschaltbar sind.

5. Einrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide elektronische Einheiten Mittel zum Empfang von Daten und Mittel zur Übertragung von Daten aufweisen, wobei die Mittel zur Übertragung von Daten wenigstens zwei schaltbare Spannungsquellen und wenigstens eine schaltbare Stromquelle umfassen.

6. Einrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät zwei Spannungsquellen umfaßt, die über einen Schalter (14) und die Signalleitung (17) auf den Sensor (11) schaltbar sind und der Sensor (11) eine Komparator (21) aufweist, der die über die Signalleitung zugeführte Spannung mit einer Referenzspannung vergleicht und an seinem Ausgang ein Signal liefert, das erkennen läßt, welche der Spannungsquellen (12, 13) mit der Signalleitung verbunden ist, daß der Sensor (11) eine Stromquelle (22) umfaßt, die mit der Signalleitung (17) in Verbindung steht und von der Sensorelektronik (20) so beeinflußt wird, daß entweder ein hoher oder ein niedriger Strom fließt und das Steuergerät (10) weiterhin einen Strommeßwiderstand (15) aufweist, dem der Strom über die Signalleitung (17) zugeführt wird, wobei die beiden Anschlüsse des Strommeßwiderstandes (15) auf die beiden Anschlüsse eines Komparators (16) führen, an dessen Ausgang die vom Sensor gelieferten Daten erkennbar sind.

7. Einrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektronische Einheit eine erste Konstantspannungsquelle (12) aufweist, die den kleineren der beiden Spannungswerte liefert und der Wert dieses kleineren Spannungswertes (U0) so gewählt wird, daß er zur Spannungsversorgung des Sensors (11) ausreicht.

8. Einrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (11) Mittel zur Spannungsstabilisierung (19) aufweist, die einerseits die Sensorelektronik mit einer stabilisierten Spannung versorgen und andererseits dem Komparator (21) einen stabilisierten Referenzspannungswert zuführen.