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Die
Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem zur Steuerung einer
abgesetzten Einrichtung in einem Fahrzeug.
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Kraftfahrzeuge
sind gewöhnlich
mit seriellen Mehrfachzugriffs-Datenkommunikationsnetzen ausgestattet,
um einen Datentransfer zwischen verschiedenen elektronischen Komponenten
in dem Fahrzeug zu ermöglichen.
Die Society of Automotive Engineers (SAE) hat das Klassendatenkommunikationsnetz
J1850 eingerichtet, das in der gesamten Kraftfahrzeugindustrie weithin
Akzeptanz gefunden hat. Der Standard J1850 (Radio Fernsehen Elektronik,
Band 40, Nr. 10, 1991, S. 584–589)
ist eine Menge von technischen Anforderungen und Parametern, die
die Benutzung von Symbolen zum Übermitteln serieller
Daten über
einen Ein- oder Zweidraht-Kommunikationsbus spezifizieren.
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Aus
dem Dokument US5469150 ist ein Bussystem bekannt, bei dem ein Vierdrahtbus
mit einem Zweidraht-Stromversorgungsbus
und einem Zweidraht-Signalbus ausgestattet ist und eine Anzahl von Sensoren
und Stellgliedern an beide Zweidrahtbusse angeschlossen ist. An
dem von der Robert Bosch GmbH entwickelten und bereitgestellten
Standardprotokoll des Controller Area Network (CAN) wird eine Modifikation
vorgenommen, bei der der Standard-CAN-Kopfteil eines Datenpakets
so modifiziert wird, daß er
eine verkürzte
Einrichtungskennungspriorität
enthält.
Durch Verkürzen
des Kennungsfeldes des CAN-Kopfteils werden drei Bit für die Verwendung
als Kurzformprotokolldateneinheit zur Verfügung gestellt, die als Behälter für binäre Informationen
verwendet werden können,
die sowohl die Statusänderung
einer identifizierten Einrichtung als auch den aktuellen Status
der Einrichtung darstellen. Mit derselben Drei-Bit-PDU kann man
den Empfang der Statusänderungsinformationen
bestätigen.
Um alle nützlichen
Fähigkeiten
des Standard-CAN-Protokolls beizubehalten, kann man mit der drei-Bit-Kurzform-PDU
auch die Verwendung zusätzlicher
Byte eines Datenfeldes identifizieren, so daß eine Einrichtung die komplexeren
Fähigkeiten
des Standard-CAN-Protokolls ausnutzen kann. In Situationen, in denen
einen einfache Statusänderungsmeldung ausreicht,
verringert die vorliegende Erfindung jedoch die Länge einer
Nachricht von einem Minimum von drei Byte auf eine Länge von
zwei Byte, um die signifikanten Vorteile der vergrößerten Nachrichtenübertragungsgeschwindigkeit
zu erhalten.
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Das
Protokoll J1850 basiert auf einem seriellen Multiplexkommunikationsprotokoll
mit mittlerer Geschwindigkeit (Klasse B) zur Verwendung in Kraftfahrzeugen.
Die serielle Multiplexkommunikation (MUX) ist ein Verfahren zur
Verringerung der Verdrahtungsanforderungen unter Erhöhung der
Menge und Art von Daten, die von verschiedenen elektronischen Komponenten,
die mit dem Kommunikationsnetz verbunden sind, gemeinsam genutzt
werden können.
Diese Technik wird erzielt durch Verbinden jeder Komponente oder
jedes Knotens mit einem seriellen Bus, der entweder aus einer einzigen
Leitung oder aus einer verdrillten Doppelleitung besteht. Jeder
Knoten sammelt alle ihm oder anderen Knoten nützlichen Daten (d. h. Radgeschwindigkeit,
Motordrehzahl, Öldruck
usw.) und sendet diese Daten dann auf den J1850-Bus, auf dem jeder
andere Knoten, der diese Daten benötigt, sie empfangen kann. Das
Ergebnis der gemeinsamen Nutzung von Daten ist eine verringerte
Verdrahtung und die Überflüssigkeit
redundanter Meßsysteme.
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Bei
einem Implementierungsbeispiel werden in dem gesamten Fahrzeug ein
oder mehrere mikroprozessorgestützte
Steuerungen positioniert, die entlang dem J1850-Datenbus miteinander
kommunizieren. Jede Steuerung sendet periodisch Informationen in
Form von Nachrichtendaten, die zu einem einzigen Nachrichtenrahmen
organisiert werden. Diese Übertragung
kann stattfinden, sobald die Steuerung bestimmt, daß der Datenbus
frei ist. Nachdem dieser Nachrichtenrahmen auf den J1850-Bus übertragen wurde,
sind diese Informationen entweder für einen spezifischen Knoten,
wie zum Beispiel eine andere Steuerung, oder alle Knoten auf dem
Datenbus, abhängig
von der Art des implementierten Nachrichtenübertragungsschemas, verfügbar.
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Ein
zusätzliches
Merkmal des J1850-Protokolls ermöglicht
einem oder mehreren der Knoten, auf die ursprüngliche Datennachricht in demselben Nachrichtenrahmen
zu antworten (d. h. innerhalb eines kurzen Zeitraums nach dem Empfang
der ursprünglichen
Nachricht, aber bevor ein anderer Knoten mit dem Übertragen
eines neuen Nachrichtenrahmens beginnt). Innerhalb des J1850-Protokolls
wird dies als „In-Frame-Antwort" (IFR) bezeichnet.
Folglich stellt der J1850-Protokollentwurf
ein einziges Leitungsnetz bereit, durch das Informationen zwischen verschiedenen
mit dem Datenbus verbundenen Steuerungen ausgetauscht werden können. Zum Beispiel
können
die Motorsteuerung und die Getriebesteuerung über den J1850-Datenbus Informationen
bezüglich
Echtzeitbetriebs- oder Leistungsbedingungen ihrer zugeordneten Systeme
austauschen.
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Das
derzeitige J1850-System ist auf das Rundsenden von Daten beschränkt und
nicht dafür ausgelegt,
spezifische ausführbare
Befehle zu den abgesetzten Knoten auf dem Datenbus zu senden. Anstatt
nur Informationen rundzusenden oder auszutauschen, ist es jedoch
wünschenswert,
ein Nachrichtenübertragungsschema
auf dem J1850-Bus zu verwenden, bei dem eine Nachricht, die einen
spezifischen Befehl enthält,
durch die Steuerung zu einem Empfangsknoten gesendet wird, um verschiedene durch
den Empfangsknoten durchgeführte
Operationen zu steuern oder auszuführen. Nachdem die Nachricht
empfangen und der Befehl ausgeführt
wurde, kann der Empfangsknoten unter Verwendung der In-Frame-Antwort
antworten, ob der Befehl erfolgreich ausgeführt wurde, oder das Ergebnis
der Befehlsausführung
mitteilen. Zur Zeit ist die oben erwähnte Steuer- und Rückmeldetechnik
nicht implementiert.
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Folglich
ist es wünschenswert,
ein Nachrichtenübertragungsschema
bereitzustellen, das es ermöglicht,
daß in
einem Nachrichtenrahmen Befehlsinformationen enthalten sind, und
das es einem Empfangsknoten ermöglicht,
in demselben Nachrichtenrahmen als Rückmeldung für die Steuerung eine In-Frame-Antwort
bereitzustellen. Weiterhin ist es wünschenswert, einen Empfangsknoten
zur Durchführung
verschiedener Steuerfunktionen als Reaktion auf die in dem Nachrichtenrahmen
enthaltenen Befehlsinformationen bereitzustellen. Außerdem ist es
wünschenswert,
ein Sub-ID-Schema bereitzustellen, das es einem Empfangsknoten ermöglicht,
den Typ der ausführbaren
Befehlsinformationen oder den Typ der in dem Nachrichtenrahmen enthaltenen
Befehlsnachricht zu identifizieren. Außerdem ist es wünschenswert,
einen Empfangsknoten bereitzustellen, der einen Mikroprozessor überflüssig macht
und wodurch es nicht mehr notwendig ist, zusätzlichen Computercode zum Betrieb
des Mikroprozessors zu schreiben und zu testen, und einen Entwurf
einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) und eine
Nachrichtentechnik zur Steuerung abgesetzter Einrichtungen, die
mit einem seriellen Kommunikationsdatenbus des Typs SAE 1850 in
einem Kraftfahrzeug verbunden sind, zu beschreiben. Schließlich wird
in Betracht gezogen, daß der
Empfangsknoten auch mit verschiedenen intelligenten Treibern kommunizieren
kann, die mit dem Empfangsknoten verbunden sind, um verschiedene
elektrische Komponenten zu steuern und Rückmeldedaten von den elektrischen
Komponenten zu sammeln.
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Diese
und andere Aufgaben werden in einem Kommunikationssystem zur Steuerung
von abgesetzten Einrichtungen in einem Fahrzeug gelöst, das folgendes
umfaßt:
ein Master-Modul zum Erzeugen einer Befehlsnachricht; ein abgesetztes
Modul zum Ausführen
der Befehlsnachricht und zum Erzeugen einer Antwortnachricht, wobei
das abgesetzte Modul mit der abgesetzten Einrichtung verbunden ist,
die eine durch die Befehlsnachricht ausgelöste Operation ausführt; einen
Datenbus zur Bereitstellung einer bidirektionalen Kommunikation
zwischen dem Master-Modul und dem abgesetzten Modul; einen Nachrichtenrahmen
zum Übermitteln
von Daten zwischen dem Master-Modul und dem abgesetzten Modul, wobei
der Nachrichtenrahmen die durch das Master-Modul zur Ausführung durch
das abgesetzte Modul erzeugte Befehlsnachricht und der Nachrichtenrahmen
die Antwortnachricht als In-Frame-Antwort, die zur Bereitstellung von
Rückmeldung
des Betriebsstatus der abgesetzten Einrichtung an das Master-Modul
durch das abgesetzte Modul erzeugt wird, enthält.
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Zusätzliche
Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den
beigefügten
Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild der
Kommunikationshardware zur Implementierung der Nachrichtenübertragungstechnik
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Diagramm der Nachrichtenrahmenstruktur
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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3 eine Tabelle eines konkreten
Nachrichtenübertragungsschemas
ebenfalls gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Nunmehr
mit Bezug auf 1 ist
der Entwurf einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung
(ASIC) zur Implementierung der Nachrichtenübertragungstechnik der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Die Kommunikationshardware 10 enthält ein prozessorgestütztes Master-Modul
bzw. Steuermodul 12 und ein ASIC-E/A-Modul 20,
die unter Verwendung eines Datenbusses des Standards SAE J1850 22 miteinander
kommunizieren. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß das ASIC-E/A-Modul 20 zur Durchführung seiner
Steuerfunktionen keinen Mikroprozessor erfordert. Folglich wird
der Schritt des Schreibens und Testens zusätzlichen Computercodes für das ASIC-E/A-Modul
beseitigt, wodurch die Implementierungskosten der vorliegenden Erfindung signifikant
verringert werden.
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Das
Steuerungsmodul 12 ist ein in dem Fahrzeug angeordnetes
prozessorgestütztes
Modul, wie zum Beispiel das Motorsteuermodul oder das Chassissteuermodul.
Das Steuerungsmodul 12 enthält einen Mikroprozessor 14 zusammen
mit einem Link-Chip oder J1850-PCI-Chip 16 und einem integrierten
Treiberempfängerchip
(IDR-Chip) 18 zusammen mit weiteren (nicht gezeigten) zugeordneten Schaltkreisen
zur Implementierung der gewünschten Master-Steuerfunktionen.
Der IDR-Chip 18 konvertiert zwischen den Spannungspegeln
des PCI-Chips 16 und den von dem J1850-Datenbus 22 verwendeten Signalpegeln.
Der bevorzugte Link-Chip 16 ist der HIP 7010 und
der bevorzugte IDR-Chip 18 der
HIP 7020, beide hergestellt von Harris Semiconductor. Das
Steuerungsmodul 12 ist in das Fahrzeug verdrahtet und mit
dem J1850-Datenbus 22 verbunden, der bei der bevorzugten
Ausführungsform
aus einer einzigen Leitung besteht. Das Steuerungsmodul 12 kann
außerdem
zusätzliche
Eingänge
und Ausgänge aufweisen,
die mit anderen externen Einrichtungen kommunizieren können, die
nicht der vorliegenden Erfindung zugeordnet sind. Außerdem sollte
beachtet werden, daß außer dem
ASIC-E/A-Modul 20 auch zusätzliche Knoten mit dem J1850-Datenbus 22 verbunden sein
können.
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Das
J1850-ASIC-E/A-Modul 20 ist in einem Elektronikmodul oder
-gehäuse
enthalten und befindet sich von dem Steuerungsmodul 12 abgesetzt. Das
Steuerungsmodul 12 delegiert die Befehlsausführungs- und Überwachungsverantwortlichkeit
an das ASIC-E/A-Modul 20 und
erhält
Rückmeldungen bezüglich des
Status der durch das E/A-Modul 20 ausgeführten Befehle.
Wie aus der folgenden Hardwarebeschreibung hervorgeht, erfordert
das ASIC-E/A-Modul 20 keinen Mikroprozessor.
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Der
Datenbus 22 tritt in das E/A-Modul 20 ein und
wird an einen anderen IDR-Chip 24 angeschlossen. Der IDR-Chip 24 ist
mit dem IDR-Chip 18 identisch und konvertiert die Spannungspegel
aus dem J1850-Datenbus 22 in Logikpegel, die von dem Block 26 des
Symbol-Codierer-Decodierers
(SED) in dem J1850-E/A-Modul 20 gelesen werden können. Der SED-Block 26 erkennt
den Anfang des Rahmens (SOF) 76 und Leerzustände 96 durch
Analysieren des ankommenden Nachrichtenrahmens 70 (2). Der SED-Block 26 erzeugt
außerdem
das Normierungsbit 90 und das Rahmenende (EOF) 96 zur Rückübertragung
auf den Datenbus 22 während
einer In-Frame-Antwort
(IFR). Die Einzelheiten der IFR werden später ausführlicher besprochen.
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Ein
Block 28 für
zyklische Redundanzprüfung
(CRC) ist während
des Empfangs eines Nachrichtenrahmens 70 aus dem Datenbus 22 in
Betrieb, um zu bestimmen, ob Fehler bei dem Empfang des Nachrichtenrahmens
vorliegen. Der CRC-Block 28 überwacht die ankommenden seriellen
Daten durch den SED-Block 26 und kann das Vorhandensein
von Fehlern über
die Leitung 29 zu dem Automaten 34 zurückübermitteln.
In Verbindung mit einem Kristalloszillator 58 wird ein
Zeitsteuerungsgeneratorblock 56 betrieben und liefert ein
Rechteck-Logiksignal
mit einer vorbestimmten Frequenz, um eine Zeitbasis für alle synchronen
Funktionen in dem J1850- ASIC-E/A-Modul 20 bereitzustellen.
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Der
Nachrichtenpufferblock 30 konvertiert die ankommenden seriellen
Daten aus dem SED-Block 26 über die serielle Leitung 27 in
ein Byteformat und legt die konvertierten Daten auf den Nachrichtendatenbus 32.
Der Nachrichtenpufferblock 30 kann außerdem die parallelen Daten
aus dem ISR-Datenbus 50 empfangen, die entweder durch den
SPI-Block 42 oder den Eingangserkennungsblock 52 bereitgestellt
werden, und kann diese Daten wie notwendig routen. Als Teil des
vorliegenden Entwurfs kann der Nachrichtenpufferblock 30 die parallelen
Datenbyte aus dem IFR-Datenbus 50 in serielle Daten konvertieren
und den seriellen Datenstrom über
die serielle Datenleitung 31 zurück zu dem SED-Block 26 und
später
heraus auf den J1850-Datenbus 22 routen.
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Der
Automaten- und Steuerlogikblock 34 empfängt Signale auf der Leitung 36 aus
dem SED-Block 26 und verwendet diese Signale zur Bestimmung
der spezifischen Zeitsteuerung, die zum Bilden von Byte aus dem
seriellen Bitstrom erforderlich ist, und um die entsprechende Zeitsteuerung
zu erzeugen, um eine Zwischenspeicherung der Sub-ID 82,
die in den Nachrichtenrahmen 70 eingebettet ist, zu ermöglichen.
Die Sub-ID-Haltespeicherungsfunktion wird intern in dem Automaten-
und Steuerlogikblock 34 zur Erzeugung der korrekten Sub-ID 82,
die aus dem Nachrichtenrahmen 70 gelesen wird, durchgeführt.
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Der
Ausgangsblock 38 empfängt
Daten aus dem Nachrichtendatenbus 32 und lenkt diese Daten in
Form eines Befehls über
den Ausgangsdatenbus 40 zu verschiedenen externen Einrichtungen 60,
die gemäß der Anleitung
gesteuert werden sollen, die durch die Sub-ID-Haltespeicherfunktion in dem Steuerlogikblock 34 gesetzt
wird. Wie gezeigt, können diese
externen Einrichtungen 60 entlang dem parallelen Eingangsdatenbus 62 und
zurück
in das ASIC-E/A-Modul 20 Rückmeldungen liefern. Es wird in
Betracht gezogen, daß diese
externen Einrichtungen 60 geschaltete Systeme sein könnten, wie
zum Beispiel der Scheibenwischermotor, die Wischwasserpumpe oder
die Rücklichter
und Scheinwerfer. Wenn diese geschalteten Systeme nach dem Empfang
eines Befehls ordnungsgemäß funktionieren, kann
ein Signal auf dem Eingangsdatenbus 62 übertragen werden. Wenn diese
geschalteten Systeme nach dem Empfang eines Befehls nicht ordnungsgemäß funktionieren,
kann ein anderes Signal auf dem Eingangsdatenbus 62 übertragen
werden.
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Der
Block 42 der seriellen Peripherieschnittstelle (SPI) ist
eine auf vielen Mikrosteuerungen, wie zum Beispiel der Motorola
MC68332, MC68HC11, MC6805 usw. anzutreffende Schaltung. Der SPI-Block 42 erzeugt
ein synchrones Taktsignal (SCK) 44 für eine externe Einrichtung
oder einen Support-Chip. Auf der Datenleitung 46 werden
dann zusammenfallend mit dem SCK-Signal 44 Daten gesendet
oder empfangen. Der SPI-Block 42 kann
somit mit externen Einrichtungen kommunizieren, die einen A/D-Umsetzer
aufweisen, und auch mit anderen abgesetzten Einrichtungen auf SPI-Basis. Die Chipauswahlleitung
(CS-Leitung) 48 ist eine Chipauswahlfunktion, die in Verbindung
mit den Unterstützungschips
verwendet werden kann, um zu bestimmen, welcher externe Support-Chip
durch den SPI-Block 42 adressiert
wird. Der SPI-Block 42 bildet außerdem bytebreiten Daten aus
den auf der Datenleitung 46 empfangenen Bit und plaziert
diese Daten auf den Datenbus 50 für die In-Frame-Antwort (IFR) als
Vorbereitung für
die Übertragung
durch das ASIC-E/A-Modul 20 und
auf den J1850-Datenbus 22.
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Der
Eingangserkennungsblock 52 nimmt Daten in Form von Schalterdetektions-
oder Logikeingangssignalen aus den externen Einrichtungen 60 an.
Die Eingangssignale für
den Eingangsdetektionsblock 52 sind Statussignale aus den
externen Einrichtungen 60, die angeben, ob ein offener,
kurzgeschlossener oder normaler Betrieb des gewählten geschalteten Systems
vorliegt. Dadurch wird wiederum der Status dargestellt, ob der Befehl
erfolgreich ausgeführt
wurde oder ob nach dem Setzen des Befehls Probleme bestehen. Der
Eingangsdetektionsblock ist außerdem
mit einer Reihe von Eingangsanschlüssen 64 verbunden,
die Signale aus externen Logikpegeleinrichtungen empfangen können, wie zum
Beispiel dem Kühlmittelstandsensor
oder dem Wischwasserstandsensor. Wenn das E/A-Modul einen Eingangsanschlußstatusabfragebefehl
empfängt,
können
also die Eingangsanschlüsse 64 nach dem
aktuellen Status abgefragt werden, und dieser Status wird als Teil
der In-Frame-Antwort als Rückmeldungsdaten
zu dem Steuerungsmodul 12 gesendet.
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Nunmehr
mit Bezug auf 2 sind
der Nachrichtenrahmen 70 zum Übermitteln von ausführbaren
Befehlen und Rückmeldungsdaten
zwischen dem Steuerungsmodul 12 und dem ASIC-E/A-Modul 20 über den
J1850-Datenbus 22 gezeigt. Der Nachrichtenrahmen 70 enthält eine
Befehlsnachrichtenstruktur 72, die die ausführbaren
Befehlsdaten 80 enthält,
und eine Antwortnachrichtenstruktur 74, die die Daten 92 der
In-Frame-Antwort
(IFR) enthält.
Wie durch die SAE-Standards für
das J1850-Kommunikationsprotokoll definiert wird, ist die bevorzugte
Nachrichtenstruktur für
den Nachrichtenrahmen 70 die Nachrichtenstruktur vom Typ
III der In-Frame-Antwort, die als Teil des J1850-Protokolls die Nachricht mit der höchsten Priorität ist und
wodurch außerdem sichergestellt
wird, daß nur
ein abgesetztes Modul, wie zum Beispiel das ASIC-E/A-Modul 20 auf
den Nachrichtenrahmen 70 antwortet.
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Der
Nachrichtenrahmen 70 beginnt mit einem Signal 76 für den Rahmenanfang
(SOF), in dem der Datenbus 22 eine vorbestimmte Zeit lang
auf den High-Zustand (Logikpegel 1) gezwungen wird, wodurch signalisiert
wird, daß eine
Nachricht auf dem Bus übertragen
wird. Dem SOF-Signal 76 folgt eine Ein-Byte-Nachrichten-ID 78.
Die Nachrichten-ID 78 ist mit einer eindeutigen Codesequenz
formatiert, die einem bestimmten Empfangsknoten auf dem J1850-Datenbus 22 zugeordnet
ist. Als Teil der vorliegenden Erfindung empfängt und speichert das E/A-Modul 20 also
nur Nachrichtenrahmen 70, die den gekennzeichneten eindeutigen
Code in der Nachrichten-ID 78 enthalten.
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Eine
Zwei-Byte-Befehlsnachricht 80 führt die ausführbaren
Befehlsdaten, die einem einzigartigen Merkmal der vorliegenden Erfindung
zugeordnet sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält die Befehlsnachricht 80 eine
Drei-Bit-Sub-ID 82 und dreizehn Bit Befehlsnachrichtendaten 84,
die die ausführbaren
Befehle enthalten, die aus dem Steuerungsmodul 12 zu dem
ASIC-E/A-Modul 20 übermittelt
werden. Als Teil der vorliegenden Erfindung liefert die Drei-Bit-Sub-ID 82 acht
eindeutige Binärcodes, die
bis zu acht getrennten Nachrichten und acht getrennten Nachrichtentargets
in dem E/A-Modul 20 entsprechen.
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Der
Befehlsnachricht 80 folgt ein Ein-Byte-Nachrichten-CRC 86,
die für
das Fehlerprüfprotokoll
verwendet wird. Der Teil der Befehlsnachrichtenstruktur 72 des
Nachrichtenrahmens 70 endet mit einem Datenendesignal (EOD) 88,
in dem der Datenbus 22 in den Low-Zustand (Logikpegel 0) gezwungen
wird.
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Die
Antwortnachrichtenstruktur 74 wird durch den abgesetzten
Knoten (zum Beispiel das ASIC-E/A-Modul 20) durch ein Normierungsbitsignal (NB) 90 eingeleitet,
in dem der Datenbus 22 eine vorbestimmte Zeit lang in den
High-Zustand (Logikpegel 1) gezwungen wird. Dem NB-Signal 90 folgt
eine Zwei-Byte-IFR-Datennachricht 92. Als Teil der vorliegenden
Erfindung führt
die IFR-Datennachricht 92 Antwort-
und/oder Rückmeldungsdaten
aus dem ASIC-E/A-Modul zu dem Steuerungsmodul 12. Die Informationen
in der IFR-Datennachricht 92 werden aus dem SPI-Block 42 oder
dem Eingangsdetektionsblock 52 erzeugt oder können als
Diagnose- oder Selbstprüfinformationen
im E/A-Modul 20 erzeugt werden. Der IFR-Datennachricht 92 folgt
ein Ein-Byte-IFR-CRC 94, das ebenfalls für das Fehlerprüfprotokoll
verwendet wird. Die In-Frame-Antwort 92 und die Antwortnachrichtenstruktur 74 enden
mit einem Rahmenendesignal (EOF) 96, in dem der Datenbus 22 eine
vorbestimmte Zeit lang in den Low-Zustand (Logikpegel 0) gezwungen
wird, um zu signalisieren, daß die
In-Frame-Antwort
abgeschlossen und der Datenbus frei für die Benutzung durch einen
anderen sendenden Knoten ist.
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Mit
Bezug auf 3 zeigt eine
Tabelle das Nachrichtenübertragungsschema
der vorliegenden Erfindung. Obwohl die bevorzugten acht Nachrichten gezeigt
sind, liegen auch mehr oder weniger als acht Nachrichten im Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung und können
durch Modifizieren der Anzahl von Sub-ID-Bit 82 erreicht
werden. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht
darin, daß spezifische
ausführbare
Befehle aus dem Steuerungsmodul 12 zur Ausführung zu
dem E/A-Modul 20 übertragen
werden können.
Als Antwort kann das E/A-Modul 20 Rückmeldungsdaten an das Steuerungsmodul 12 zurückgeben,
indem es diese Daten in den Datenbyte 92 der In-Frame-Antwort
formatiert. Der ausführbare
Befehl und die Antwort auf den Befehl finden also in demselben Nachrichtenrahmen statt.
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Im
Betrieb formatiert das Steuerungsmodul 12 die Befehlsnachrichtenstruktur 72 eines
Nachrichtenrahmens 70 und sendet diese Informationen als ein
Signal mit variabler Impulsbreitenmodulation entlang dem J1850-Datenbus 22 zu
dem ASIC-E/A-Modul 20. Die Sub-ID-Bit 82 werden
von der Zwei-Byte-Befehlsnachricht abgetrennt. An diesem Punkt wird
die Nachricht durch den Automaten- und Steuerlogikblock 34 identifiziert.
Wenn die Nachricht die Nachricht 0 (binär 000) oder die Nachricht 1
(binar 001) ist, werden die übrigen
dreizehn Bit, die die ausführbaren
Befehlsdaten 84 bilden, durch den Nachrichtenpuffer 30 auf
den Nachrichtendatenbus 32 gelegt und zu dem Ausgangsblock 38 geroutet.
Der Ausgangsblock übermittelt
den Befehl dann über
den Ausgangsdatenbus 40 zu den externen Einrichtungen 60.
Wenn die Sub-ID-Haltespeicherfunktion die Nachricht 2 (binär 010) identifiziert,
formatiert das ASIC-E/A-Modul 20 die IFR-Datennachrichtenbyte 92 mit
Diagnoserückmeldungen,
die aktuelle interne Betriebsbedingungen und den Status des E/A-Moduls 20 darstellen.
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Wenn
die Sub-ID 82 die Nachrichten 3, 4 oder 5(binär 011, 100,
101) identifiziert, werden die dreizehn Befehlsdatenbit 84 nicht
zu dem Nachrichtendatenbus 32 geroutet. Statt dessen werden
bis zu sechzehn Bit Eingangssignaldaten aus dem Eingangsdetektionsblock 52 auf
den IFR-Datenbus 50 gelegt und zu dem Nachrichtenpuffer 30 zurückgeroutet.
Es wird in Betracht gezogen, daß die
Nachrichten 3 und 4 zum Übertragen
von Daten aus dem Eingangsdatenbus 62, wobei für jedes
Eingangssignal zwei Bit verwendet werden, und die Nachricht 5 zum Übertragen
von aus besonderen Eingangsanschlüssen 64 empfangenen
Eingangsdaten, wobei ein Bit für
jedes Eingangssignal verwendet wird, dienen.
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Wenn
die Sub-ID die Nachricht 6 oder 7 identifiziert, wird der SPI-Port 42 als
der E/A-Kanal benutzt. Die Befehlsdaten 84 der Nachricht
7 sind für das
Konfigurieren der SPI 42 für die Übertragung etwaiger verbleibender
Befehlsdaten 84 auf der Datenleitung 46 gedacht.
Als Antwort können
bis zu sechzehn Datenbit, die auf der Leitung 46 empfangen werden,
in der IFR-Datennachricht 92 abgelegt
werden. Die Befehlsdaten 84 der Nachricht 7 sind für das Konfigurieren
der SPI 42 zur Kommunikation mit einer seriellen Einrichtung
mit einem A/D-Umsetzer zum Abtasten eines Analogsignals und zum
Zurücksenden
eines digitalen Signals zu der SPI 42 gedacht. Bei einem
Implementierungsbeispiel kann ein zeitveränderliches Spannungssignal,
wie zum Beispiel die Batteriespannung, abgetastet werden, und diese
Daten können
an die SPI 42 zurückgegeben werden.
Die SPI kann dann die IFR-Datennachricht 92 mit dem digitalisierten
Spannungssignal formatieren, das dann während der In-Frame-Antwort
zu dem Steuerungsmodul 12 gesendet wird.