EP1221220A2 - Verfahren und vorrichtung zur bidirektionalen kommunikation wenigstens zweier kommunikationsteilnehmer - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bidirektionalen kommunikation wenigstens zweier kommunikationsteilnehmer

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Publication number
EP1221220A2
EP1221220A2 EP00954377A EP00954377A EP1221220A2 EP 1221220 A2 EP1221220 A2 EP 1221220A2 EP 00954377 A EP00954377 A EP 00954377A EP 00954377 A EP00954377 A EP 00954377A EP 1221220 A2 EP1221220 A2 EP 1221220A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
communication
voltage
data
data transmission
level
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00954377A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Drobny
Rainer Moritz
Bernhard Straub
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1221220A2 publication Critical patent/EP1221220A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/14—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex
    • H04L5/1423—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex for simultaneous baseband signals

Definitions

  • the invention relates to methods and apparatus for bidirectional data transmission between at least two communication participants according to the preambles of the independent claims.
  • the data transmission takes place between a peripheral device and a
  • Control unit in an airbag system is a control unit in an airbag system.
  • DE 196 09 290 AI shows an airbag system for protecting vehicle occupants.
  • a plurality of sensor modules are provided therein, which are connected to a remote control unit via line pairs.
  • the control unit controls a restraint device for vehicle occupants, such as in particular an airbag.
  • the output signals from the sensor modules are in the form of mutually juxtaposed changes in the current flow on both
  • Cables ie in the form of analog push-pull signals or in the form of a pulse train to the control unit.
  • the data are realized by changes in the voltage that are juxtaposed. Communication is delayed, that is, on the basis of a request signal in the form of changes in the voltage which are adjacent to one another, the control unit signals the start of transmission to the sensor modules and then the data are transmitted in the opposite direction, that is to say from the sensor modules to the control unit, the data are transmitted in the form of mutually adjacent changes in the current flow on the line pair.
  • the unpublished German application 198 13 965.9 shows a method for transmitting digital data with a clock transfer generator that is controllable in its clock frequency.
  • the data transmission from a peripheral device to a control device by means of signal edges of the current flow is described in a special form.
  • the coding of the binary states is thus defined by a rising or falling signal edge, which must be detected in a certain time window.
  • the data transfer clock generator frequency can be synchronized by additionally using Manchester coding.
  • the time shift that occurs between the data pulses and the synchronization times of the edge changes is determined by a time-shifted sampling of the logic level
  • the invention is based on a method and one
  • the invention further develops the content of the unpublished German application 198 13 965.9 in such a way that bidirectional and simultaneous data transmission is possible in both communication directions.
  • the content of the German application 198 13 965.9 is thus also the content of the illustrated invention.
  • Communication subscriber in particular a peripheral device to the second communication subscriber, in particular a control device, is realized by signal edges of the current flow, while the change in the voltage level
  • Communication from the control device to the periphery wherein the transmission from the communication participant 1 to the communication participant 2, that is, from the periphery to the control device according to the above not previously published German application, is a fast digital Data transmission from the periphery to a control device with its characteristic advantages achieved and additionally the ability to bidirectionality of the interface achieved by sensing the change in the potential on the connecting line.
  • the Manchester code in particular the Manchester II code, can expediently be adopted in both communication directions for coding the digital information.
  • the data rates can be increased by self-synchronizing coding of the digital data for communication in both directions.
  • the data transmission from communication participant 2, ie the control device to communication participant 1, ie the periphery can be implemented by any coding, for example in addition to the Manchester or Manchester II code, for example also by the Hamming code or the Abramson code. Code, etc.
  • the interface according to the invention can make it possible to operate the interface according to the ISO 9141 standard by simply varying the components used (fitting variant).
  • the synchronization takes place in the middle of a pulse, in particular a data pulse, and is therefore advantageously and always possible due to the edge change occurring there.
  • the time period between two synchronization times in the middle of the pulse is expediently used in Manchester coding as the time range representing the clock frequency.
  • the clock frequency is detected by means of the known counting of the oscillator clocks and the Data transfer generator takes the current clock frequency in the middle of the pulse, however, the data transfer generator detects the pulse level at different times, which means that it adapts to them advantageously.
  • both pulse halves are expediently scanned at least once before and after the time of synchronization in the middle of the pulse.
  • the scanning is advantageously carried out by means of multiple scanning within a scanning window.
  • FIG. 1 A possible basic structure of a device for data transmission according to the invention is described in FIG.
  • Figure 2 shows in principle the data transmission from the communication participant 2, that is, the control unit to
  • Communication subscriber 1 i.e. the peripheral device.
  • the transmission is shown on the one hand with an intermediate level and on the other hand with a real low level by switching on and off.
  • the transmission of the data from communication subscriber 1 to communication subscriber 2 is described in the not previously published German application 198 13 965.9 and is based on the content.
  • Figure 1 shows a basic structure of the interface.
  • 101 is a switching logic or semiconductor intelligence, in particular in the form of a
  • At least one peripheral device 100 is connected to the switching logic 101.
  • the switching logic 101 with the at least one peripheral device 100 represents, for example, the communication subscriber Kl.
  • a control device can thus also be provided as the communication subscriber 1.
  • Line 114 is the output line from the switching logic 101.
  • Line 115 is the input line which leads to the switching logic 101.
  • the switching logic 101 is connected via line 114 to a consumer 102, which in turn is connected to a switching means 105, in particular a transistor.
  • the switching means 105 is connected on the one hand to ground and on the other hand to another consumer 104.
  • Consumer 104 is connected to a further consumer 106, which in turn is connected to ground. With consumer 104 and
  • Consumer 106 is connected to another consumer 109. On the opposite side, this is connected to a potential on pin 108, in particular the supply voltage UBAT.
  • An energy store in particular a capacitor 110, which is also connected to ground, is connected to the common potential point of the three consumers 104, 106 and 109.
  • the common potential point or the common line section of the consumers 104, 106 and 109 and of the energy store 110 leads into a comparator 103.
  • a pin 107 is also guided into the comparator 103 which has a potential VC.
  • the comparator 103 is connected on the output side to the switching logic 101 via line 115.
  • the components and connecting lines just described are parts of the periphery P according to the invention. This periphery P is via the
  • Transmission line T connected to the control unit area S.
  • the transmission line T begins in the peripheral port Pp which is connected to the comparator 103 via the common line section described above.
  • the connection of the control unit area S thus the connection to the transmission line T, that is to say the control unit port, is denoted by Ps.
  • the transmission line T is connected via port Ps via line 118 to the communication subscriber K2 and at the same time to a consumer 111.
  • Consumer 111 is also connected to communication subscriber K2 via a line 117.
  • an energy store in particular a capacitance 112, which is simultaneously connected to ground.
  • Communication subscriber K2 contains an evaluation circuit or evaluation logic 113 or corresponding semiconductor intelligence in the form of, for example, a microcontroller and, with 116, an actual microcontroller of a control device.
  • the evaluation circuit 113 and the microcontroller 116 are accommodated in an integrated module. 116 can thus only be a microcontroller, but also a complete control unit, in which case logic 113 can then be swapped out.
  • the interface according to the invention requires at least one electrical connection T between the periphery P and the control unit area S, which transmits the data information in both directions.
  • the reference potential in particular ground, can be the reference potential of the control device through a further electrical connection (not shown here) be or refer to the reference potential at another peripheral location.
  • the switching logic 101 takes over the edge control according to Manchester II coding for output line 114 as well as the evaluation and further processing of the serial voltage levels, for example in Manchester II coding, for input line 115.
  • Output line 114 thus represents the signal path of all data transmission to the control device, while input line 115 connects the communication to the periphery P with the switching logic 101.
  • Switching means 105 is described below as a bipolar transistor. However, the switching means 105 can also have a different configuration, for example a unipolar transistor or a further switching logic.
  • the base of transistor 105 is controlled via load 102 as a voltage divider. If transistor 105 switches, an increased current flow is made possible via transmission line T, the potential of transmission line T being maintained due to load 104. A residual current can also be ensured via transmission line T via consumers 106, even when transistor 105 is closed.
  • Energy storage 110 may be one or more
  • Protection capacities are realized and contributes to smoothing the edges of the data transmission signal and reducing the radiation of the transmission line T.
  • 103 shows a comparator circuit which serves to compare the potential of the transmission line T with the potential VC on pin 107 and thus transfers the coded digital message from the control unit area S to the switching logic 101 via line 115.
  • a supply voltage, in particular UBAT, or the associated potential of pin 108 is coupled in via consumer 109.
  • the logic 113 can be implemented, for example, by an ASIC.
  • the typical potential on transmission line T is regulated by logic element 113.
  • Logic element 113 can thus encode, in particular according to
  • the energy store 112 is a protective capacitance for protection against voltage or interference coupling into the logic element 113.
  • Logic element 113 has the ability to reduce the potential of the transmission line T to a residual potential (e.g.> 100 mv) VTl or an intermediate potential VTlz and to raise it again to the typical potential on transmission line T by means of a corresponding control by the microcontroller 116.
  • This potential change on transmission line T can be applied to the switching logic 101 on the peripheral side by means of the comparator circuit 103 and the comparison of the potential of the transmission line T with the potential via pin 107, VC via line 115.
  • the output of the comparator circuit 103 thus transmits the coded, in particular Manchester II-coded, digital message of the switching logic 101
  • control device side S can on the one hand be accommodated completely in the control device, and the control device can also comprise only the logic module 113 and the microcontroller 116 in addition to other known components. Then the circuit of elements 111, 112, 117 and 118 would be on the control unit side, but upstream of the actual control unit. Likewise, logic element 113, in particular as ASIC, could be upstream of the control unit as communication partner K2. Due to this possible outsourcing, which is also possible on the peripheral side P, one of
  • Peripheral device 100 and control device or microcontroller 116 independent transmission path that can be connected to this can be implemented in one device.
  • the implementation of the interface shown in FIG. 1 corresponds to the configuration variant mentioned according to ISO standard 9141.
  • An intermediate potential is achieved by the connection 108 and the load 109 coupling in its potential. This potential is therefore between the residual potential when the switching means 105 is switched off and the potential when the switching means 105 is switched on.
  • an interface according to ISO standard 9141 is achieved, that is to say operation according to ISO 9141 of the interface shown.
  • connection 108 and consumer 109 are dimensioned differently accordingly.
  • a charge pump ie an energy supply, must be available on both sides for simultaneous transmission.
  • FIG. 2 shows implementation options for the communication direction of the control device side S to the periphery P. Two options are presented for realizing simultaneous transmission in both communication directions.
  • the first is an implementation with intermediate potential VTlz, shown in signal flow SP1 with one-sided
  • the second possibility is to provide own power supplies for the peripheral side P and the control device side S if these do not draw their energy via the electrical connection T of the interface. Then it only has to be ensured that the interface can be switched on and off repeatedly.
  • Option 1 also shows an intermediate level VTlz, an intermediate low level, so to speak.
  • the switch-on process creates a potential VTh at tl.
  • the actual transmission of the data is then represented at time t2 by at least one start bit from t2 to t3.
  • the Manchester II coding is also selected here, after which synchronization takes place in the middle of the pulse, which allows the advantages of the Manchester II coding for both communication directions to use.
  • further data bits are transmitted at times t4 and t5. For example, a total of 8 data bits, i.e. 1 byte, are transmitted per transmission frame.
  • a parity bit is then transmitted for data checking and finally a stop bit for frame limitation at time t7.
  • the digital messages can be encoded in accordance with the Manchester II encoding or in accordance with further, in particular cyclic, codes such as Hamming or Abramson.
  • the low level for SP 1 corresponds here to an intermediate level which is below the high level VTh.
  • This level VTlz guarantees at the same time a sufficient current flow for the opposite direction, not shown, from the communication subscriber 1 to the communication subscriber 2
  • the signal is changed from the low level VTl to the high level VTh when switching on at tll.
  • transmission is started with at least one start bit.
  • a further start bit or the first data bit can be transmitted at time t31.
  • Another data bit is transmitted at time t4l.
  • the further procedure corresponds to that of SP1 with the difference that the change between the low potential VT1 and the high potential VTh is carried out. Since the current flow associated with the low potential VT1 in the opposite direction from K1 to K2 is not sufficient for data transmission, the use of own energy or power supplies on the peripheral side P and control unit side S is necessary for a simultaneous transmission.
  • the interface would be switched off at level low VTl and no communication from peripherals to control unit, i.e. from K1 to K2, would be possible via changes in current flow.
  • the communication directions would then have to be loaded with a time delay, ie the communication would take place with a time delay, as in the prior art.
  • the methods and devices shown allow the high demands, in particular in the automotive sector, to be taken into account in terms of data security, data rate and system solution costs. This also enables the possibility of detecting and compensating for data failures during data transmission, while at the same time achieving greater robustness against EMC influences.
  • the methods and the devices can be used independently of a special application, specifically wherever data transmission between at least two communication participants is desired.
  • they also offer drive control, chassis and brake control as well as transmission control processes, etc.
  • other electronics such as door locks or window regulators with a control unit is being considered.

Landscapes

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen wenigstens zwei Kommunikationsteilnehmern, wobei die Datenübertragung in einer Kommunikationsrichtung durch Änderungen eines Stromflusses und in der anderen Kommunikationsrichtung durch Änderung einer Spannung realisiert ist, wobei die Datenübertragung in beiden Kommunikationsrichtungen auf einem Kommunikationspfad zeitgleich dadurch ausführbar ist, dass eine Energieversorgung für beide Kommunikationsrichtungen durch einen ständigen Mindestpegel der Spannung und/oder des Stromflusses oder eine getrennte Energieversorgung jedes Kommunikationsteilnehmers aufrechterhalten wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur bidirektionalen Kommunikation wenigstens zweier Kommunikationsteilnehmer
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen wenigstens zwei Kommunikationsteilnehmern gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. Insbesondere erfolgt die Datenübertragung zwischen einem Peripheriegerät und einem
Steuergerät in einem Airbagsystem.
Dazu zeigt die DE 196 09 290 AI ein Airbagsystem zum Schutz von Fahrzeuginsassen. Darin ist eine Mehrzahl von Sensormodulen vorgesehen, die über Leitungspaare mit einem entfernt angeordneten Steuergerät verbunden sind. Das Steuergerät steuert ein Rückhaltemittel für Fahrzeuginsassen, wie insbesondere einen Gassack an. Die Ausgangssignale der Sensormodule werden in Gestalt von aneinandergereiten Änderungen des Stromflusses auf beiden
Leitungen, also in Form analoger Gegentaktsignale oder in Form einer Impulsfolge zu dem Steuergerät übertragen. In der Gegenrichtung, vom Steuergerät zu den Sensormodulen, werden die Daten durch aneinandergereite Änderungen der Spannung realisiert. Dabei erfolgt die Kommunikation zeitversetzt, d.h. aufgrund eines Anforderungssignals in Form von aneinandergereiten Änderungen der Spannung signalisiert das Steuergerät den Sensormodulen den Übertragungsbeginn und im Anschluß daran werden in der Gegenrichtung, also von den Sensormodulen zum Steuergerät die Daten in Form von aneinandergereiten Änderungen des Stromflusses auf dem Leitungspaar übertragen.
Zur Stromschnittstelle, also in der Regel die Übertragungsrichtung von den Sensormodulen zum Steuergerät, zeigt die nicht vorveröffentlichte deutsche Anmeldung 198 13 965.9 ein Verfahren zum Übertragen von digitalen Daten mit einem in seiner Taktfrequenz steuerbaren Taktübernahmegenerator. Dabei ist die Datenübertragung von einem Peripheriegerät zu einem Steuergerät mittels Signalflanken des Stromflusses in spezieller Form beschrieben. Die Codierung der binären Zustände wird somit durch eine ansteigende bzw. abfallende Signalflanke definiert, die in einem bestimmten Zeitfenster detektiert werden muß. Durch zusätzliche Verwendung einer Manchester- Codierung kann der Datenübernahmetaktgeneratorfrequenz synchronisiert werden. Die dabei auftretende zeitliche Verschiebung zwischen den Datenimpulsen und den Synchronisationszeitpunkten der Flankenwechsel wird durch eine zeitlich versetzte Abtastung der Logikpegel der
Datenimpulse berücksichtigt . Würde die Übertragung nach diesem Verfahren bidirektional eingesetzt, müßte auch hier eine zeitversetzte Datenübertragung Verwendung finden.
Neben der eben genannten Manchester- oder Manchester- II- Codierung sind weitere Codierverfahren insbesondere zyklische Codierverfahren, in der Datenübertragungstechnik, wie z.B. der Hamming-Code oder der Abramson-Code u.s.w. bekannt . Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auf der Basis der Beschreibung der nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldung 198 13 965.9 eine Weiterentwicklung dahingehend durchzuführen, daß zusätzlich zur darin dargestellten Stromschnittstelle eine bidirektionale, zeitgleiche
Datenübertragung in beide Richtungen ermöglicht wird.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer
Vorrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen wenigstens zwei Kommunikationsteilnehmern, wobei die Datenübertragung in einer Kommunikationsrichtung durch Änderungen eines Stromflusses und in der anderen Kommunikationsrichtung durch Änderungen einer Spannung realisiert ist, wobei die Datenübertragung in beiden Kommunikationsrichtungen auf einem Kommunikationspfad zeitgleich ausführbar ist. Dabei bildet die Erfindung insbesondere den Inhalt der nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldung 198 13 965.9 dahingehend weiter, daß eine bidirektionale und zeitgleiche Datenübertragung in beide Kommunikationsrichtungen möglich ist. Der Inhalt der deutschen Anmeldung 198 13 965.9 ist somit auch Inhalt der dargestellten Erfindung.
Dadurch, daß die Kommunikation vom ersten
Kommunikationsteilnehmer, insbesondere einem Peripheriegerät zum zweiten Kommunikationsteilnehmer insbesondere einem Steuergerät durch Signalflanken des Stromflusses realisiert wird, während die Änderung der Spannungspegel die
Kommunikation vom Steuergerät zur Peripherie darstellt, wobei die Übertragung vom Kommunikationsteilnehmer 1 zum Kommunikationsteilnehmer 2, also von der Peripherie zum Steuergerät gemäß obiger nicht vorveröffentlichter deutscher Anmeldung realisiert wird, wird eine schnelle digitale Datenübertragung von der Peripherie zu einem Steuergerät mit deren charakteristischen Vorteilen erreicht und zusätzlich die Fähigkeit zur Bidirektionalität der Schnittstelle durch Abtastung der Änderung des Potentials auf der Verbindungsleitung erzielt.
Zweckmäßigerweise kann in beiden Kommunikationsrichtungen zur Codierung der digitalen Information der Manchester-Code, insbesondere der Manchester-II-Code übernommen werden. Dadurch kann eine Erhöhung der Datenraten durch selbstsynchronisierende Codierung der digitalen Daten für die Kommunikation in beiden Richtungen erzielt werden.
Von Vorteil ist, daß die Datenübertragung vom Kommunikationsteilnehmer 2 also dem Steuergerät zum Kommunikationsteilnehmer 1 also der Peripherie durch beliebige Codierungen realisierbar ist, also beispielsweise neben dem Manchester- bzw. Manchester-II-Code ebenfalls zum Beispiel durch den Hamming-Code oder den Abramson-Code, etc.
Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Schnittstelle durch einfache Variation der verwendeten Bauteile (Bestückvariante) den Betrieb der Schnittstelle nach der Norm ISO 9141 ermöglichen.
Bei Verwendung der Manchester-Codierung erfolgt die Synchronisation in der Mitte eines Impulses, insbesondere eines Datenimpulses, und ist dadurch vorteilhafterweise aufgrund des dort jeweils auftretenden Flankenwechsels immer und genau möglich. Zweckmäßigerweise wird bei der Manchester-Codierung als der die Taktfrequenz repräsentierende Zeitbereich die Zeitdauer zwischen zwei SynchronisationsZeitpunkten in der Impulsmitte verwendet. Dadurch, daß die Taktfrequenz mittels des an sich bekannten Abzählens der Oszillatortakte erfaßt wird und der Datenübernahmegenerator jeweils in der Impulsmitte die jeweils aktuelle Taktfrequenz übernimmt, erfaßt der Datenübernahmegenerator jedoch zeitlich versetzt dazu die Impulspegel, wodurch er sich diesen vorteilhafterweise anpaßt. Um einen weiteren Vorteil der Manchester-Codierung, die 1-Bit-Fehlererkennung ausnutzen zu können, werden zweckmäßigerweise beide Impulshälften vor und nach dem Synchronistationszeitpunkt in der Impulsmitte wenigstens einmal abgetastet. Die Abtastung erfolgt vorteilhafterweise mittels Mehrfachabtastung innerhalb eines Abtastfensters. Somit bleiben die Vorteile bezüglich der Kommunikationsrichtung von Peripherie zu Steuergerät vollständig erhalten und können gleichzeitig in der Gegenrichtung genutzt werden.
Somit ist also generell vorteilhafterweise eine gleichzeitige bidirektionale Datenübertragung beider Kommunikationsteilnehmer, zweckmäßigerweise asynchron möglich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den Ansprüchen.
Zeichnung
In Figur 1 ist ein möglicher grundsätzlicher Aufbau einer Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Datenübertragung beschrieben.
Figur 2 zeigt prinzipiell die Datenübertragung vom Kommunikationsteilnehmer 2, also dem Steuergerät zum
Kommunikationsteilnehmer 1, also dem Peripheriegerät. Die Übertragung ist dabei einerseits mit Zwischenpegel und andererseits mit echtem Low-Pegel durch ein- und ausschalten gezeigt . Die Übertragung der Daten vom Kommunikationsteilnehmer 1 zu Kommunikationsteilnehmer 2 ist wie schon genannt in der nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldung 198 13 965.9 beschrieben und wird inhaltlich zugrunde gelegt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt einen grundsätzlichen Aufbau der Schnittstelle. Dabei ist mit 101 eine Schaltlogik bzw. Halbleiterintelligenz, insbesondere in Form eines
Mikrocontrollers, u.s.w. dargestellt. An der Schaltlogik 101 ist wenigstens ein Peripheriegerät 100 angeschlossen. Die Schaltlogik 101 mit dem wenigstens einem Peripheriegerät 100 stellen beispielsweise den Kommunikationsteilnehmer Kl dar. Als Kommunikationsteilnehmer 1 kann somit ebenso ein Steuergerät vorgesehen sein. Leitung 114 ist die Ausgangsleitung aus der Schaltlogik 101. Leitung 115 ist die Eingangsleitung, die in die Schaltlogik 101 führt. Die Schaltlogik 101 ist über Leitung 114 mit einem Verbraucher 102 verbunden, welcher wiederum mit einem Schaltmittel 105, insbesondere einem Transistor in Verbindung steht. Das Schaltmittel 105 ist einerseits mit Masse andererseits mit einem weiteren Verbraucher 104 verbunden. Verbraucher 104 ist mit einem weiteren Verbraucher 106 verbunden, welcher wiederum mit Masse verbunden ist. Mit Verbraucher 104 und
Verbraucher 106 ist ein weiterer Verbraucher 109 verbunden. Dieser ist auf der Gegenseite mit einem Potential auf Pin 108, insbesondere der Versorgungsspannung UBAT verbunden. An den gemeinsamen Potentialpunkt der drei Verbraucher 104, 106 und 109 ist ein Energiespeicher, insbesondere eine Kapazität 110 angeschlossen, welche ebenfalls mit Masse verbunden ist. Der gemeinsame Potentialpunkt bzw. das gemeinsame Leitungsstück der Verbraucher 104, 106 und 109 sowie des Energiespeichers 110 führt in einen Komperator 103. Ebenfalls in den Komperator 103 ist ein Pin 107 geführt, an welchem ein Potential VC anliegt. Der Komperator 103 ist ausgangsseitig mit Leitung 115 mit der Schaltlogik 101 verbunden. Die eben beschriebenen Bauteile und Verbindungsleitungen sind erfindungsgemäß Teile der Peripherie P. Diese Peripherie P ist über die
Übertragungsleitung T mit dem Steuergerätebereich S verbunden. Die Übertragungsleitung T beginnt dabei im Peripherieport Pp welcher über das oben beschriebenen gemeinsame Leitungsstück mit Komperator 103 verbunden ist. Der Anschluß des Steuergerätebereichs S also die Verbindung zur Übertragungsleitung T, also der Steuergeräteport ist mit Ps bezeichnet. Die Übertragungsleitung T ist über Port Ps über Leitung 118 mit dem Kommunikationsteilnehmer K2 und gleichzeitig mit einem Verbraucher 111 verbunden. Verbraucher 111 ist über eine Leitung 117 ebenfalls mit Kommunikationsteilnehmer K2 verbunden. Gleichfalls an Leitung 117 ist ein Energiespeicher, insbesondere eine Kapazität, 112 angeschlossen, welche gleichzeitig mit Masse in Verbindung steht. Kommunikationsteilnehmer K2 enthält eine Auswerteschaltung bzw. Auswertelogik 113 bzw. entsprechende Halbleiterintelligenz in Form beispielsweise eines Mikrocontrollers und mit 116 einen eigentlichen MikroController eines Steuergeräts. Es ist aber auch denkbar, daß die Auswerteschaltung 113 und der Mikrocontroller 116 in einem integrierten Baustein untergebracht sind. 116 kann somit lediglich ein Mikrocontroller sein, aber ebenso ein vollständiges Steuergerät, wobei dann die Logik 113 auslagerbar ist.
Die erfindungsgemäße Schnittstelle verlangt mindestens eine elektrische Verbindung T zwischen Peripherie P und Steuergerätebereich S, die die Dateninformation in beide Richtungen überträgt. Das Referenzpotential, insbesondere Masse, kann durch eine weitere elektrische Verbindung (hier nicht dargestellt) das Referenzpotential des Steuergerätes sein oder an anderer peripherienaher Stelle das Referenzpotential beziehen. Die Schaltlogik 101 übernimmt sowohl für Ausgangsleitung 114 seriell die Flankensteuerung nach Manchester-II-Codierung als auch für Eingangsleitung 115 die Auswertung und Weiterverarbeitung der seriell anliegenden Spannungspegel, beispielsweise in Manchester-II- Codierung. Ausgangsleitung 114 stellt somit den Signalpfad aller Datenübertragung zum Steuergerät dar, während Eingangsleitung 115 die Kommunikation zur Peripherie P mit der Schaltlogik 101 verbindet.
Im Weiteren wird Schaltmittel 105 als Bipolartransistor beschrieben. Das Schaltmittel 105 kann aber auch eine andere Ausgestaltung, beispielsweise ein Unipolartransistor oder eine weitere Schaltlogik besitzen. Die Basis des Transistors 105 ist über den Verbraucher 102 als Spannungsteiler angesteuert. Schaltet Transistor 105 so wird über Übertragungsleitung T ein erhöhter Stromfluß ermöglicht, wobei das Potential der Übertragungsleitung T wegen Verbraucher 104 gehalten wird. Über Verbraucher 106 kann daneben auch im geschlossenen Zustand des Transistors 105 ein Reststrom über Übertragungsleitung T gewährleistet werden .
Energiespeicher 110 kann als eine oder mehrere
Schutzkapazitäten realisiert werden und trägt zur Glättung der Flanken des Datenübertragungssignals und Reduzierung der Abstrahlung der Übertragungsleitung T bei . Mit 103 ist eine Komperatorschaltung dargestellt, die dem Vergleich des Potentials der Übertragungsleitung T mit dem Potential VC auf Pin 107 dient und so die codierte digitale Botschaft des Steuergerätebereichs S über Leitung 115 an die Schaltlogik 101 übergibt. Über Verbraucher 109 wird eine VersorgungsSpannung, insbesondere UBAT, bzw. das zugehörige Potential von Pin 108 eingekoppelt. Auf Steuergeräteseite S kann die Logik 113 beispielsweise durch einen ASIC realisiert werden. Das typische Potential auf Übertragungsleitung T wird durch Logikelement 113 geregelt .
Ist Transistor 105 geschaltet, so fällt über Verbraucher 111 eine Spannung ab, die zwischen den Leitungen 117 und 118 bzw. deren Eingänge in Logikelement 113 ausgewertet wird. So kann Logikelement 113 die codierte, insbesondere nach
Manchester-II-Codierung verarbeitete, digitale Botschaft der Peripherie P an das Steuergerät S empfangen, weiterverarbeiten und gegebenenfalls an Mikrocontroller 116 weiterleiten. Der Energiespeicher 112 ist eine Schutzkapazität zum Schutz vor Spannungs- bzw. Störeinkopplungen in das Logikelement 113.
Logikelement 113 besitzt dabei die Fähigkeit durch eine entsprechende Ansteuerimg durch den Mikrocontroller 116 das Potential der Übertragungsleitung T auf ein Restpotential (z. B. > 100 mv) VTl oder ein Zwischenpotential VTlz zu senken und wieder auf das typische Potential auf Übertragungsleitung T anzuheben. Diese Potentialänderung auf Übertragungsleitung T kann peripherieseitig durch die Komparatorschaltung 103 und den Vergleich des Potentials der Übertragungsleitung T mit dem Potential über Pin 107, VC über Leitung 115 an Schaltlogik 101 angelegt werden. Der Ausgang der Komperatorschaltung 103 übergibt so an Schaltlogik 101 die codierte, insbesondere nach Manchester- II-codierte, digitale Botschaft des
Kommunikationsteilnehmers, insbesondere eines Steuergerätes, K2 , die die Schaltlogik 101 anschließend weiterverarbeiten kann. Die Steuergeräteseite S kann dabei einerseits komplett im Steuergerät untergebracht sein, ebenso kann das Steuergerät lediglich die Logikbaugruppe 113 und den Mikrocontroller 116 neben weiteren bekannten Bauelementen umfassen. Dann wäre die Schaltung aus Elementen 111, 112 , 117 und 118 zwar steuergeräteseitig, aber dem eigentlichen Steuergerät vorgelagert. Genauso könnte Logikelement 113, insbesondere als ASIC dem Steuergerät als Kommunikationspartner K2 vorgelagert sein. Durch diese mögliche Auslagerung die ebenso auf Peripherieseite P möglich ist, kann eine von
Peripheriegerät 100 und Steuergerät bzw. Mikrocontroller 116 unabhängige, an diese anbindbare Übertragungsstrecke in einer Vorrichtung realisiert werden.
Die in Figur 1 dargestellte Realisierung der Schnittstelle entspricht der angesprochenen Bestückvariante nach der ISO- Norm 9141. Durch den Anschluß 108 und den dessen Potential einkoppelnden Verbraucher 109 wird ein Zwischenpotential erreicht. Dieses Potential liegt also zwischen dem Restpotential bei Abschalten durch Schaltmittel 105 und dem Potential bei Einschalten des Schaltmittels 105. Durch diese Bestückvariante wird eine Schnittstelle nach ISO-Norm 9141 erzielt, also eben der Betrieb nach ISO 9141 der dargestellten Schnittstelle ermöglicht.
Die andere Variante entsteht durch weglassen des Zweiges mit Anschluß 108 und Verbraucher 109. Die Verbraucher 104 und 106 werden entsprechend anders dimensioniert. Dabei muß aber zur zeitgleichen Übertragung auf beiden Seiten eine Ladungspumpe, also eine Enrgieversorgung zur Verfügung stehen.
Das Timing der Schnittstelle wird in Figur 2 dargestellt. Da die Kommunikationsrichtung von der Peripherie P zur Steuergeräteseite S der nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldung 198 13 965.9 hinreichend genau beschrieben ist und deren Inhalt ebenfalls Inhalt dieser Anmeldung ist, werden in Figur 2 Realisierungsmöglichkeiten für die Kommunikationsrichtung der Steuergeräteseite S zur Peripherie P dargestellt. Zur Realisierung gleichzeitiger Übertragung in beide Kommunikationsrichtungen werden dabei zwei Möglichkeiten vorgestellt.
Die erste ist eine Realisierung mit Zwischenpotential VTlz, dargestellt in Signalfluß SP1 mit einseitiger
Energieversorgung also auf Peripherieseite P oder Steuergeräteseite S der Übertragungsstrecke, insbesondere durch den vorher beschriebenen Ast mit Anschluß 108 und Verbraucher 109.
Die zweite Möglichkeit ist die zur Verfügungsstellung eigener Energieversorgungen für die Peripherieseite P und die Steuergeräteseite S, wenn diese ihre Energie nicht über die elektrische Verbindung T der Schnittstelle beziehen. Dann muß lediglich gewährleistet werden, daß die Schnittstelle wiederholt an- und abschaltbar ist.
In Figur 2 ist das Potential VT auf der Übertragungsleitung T über der Zeit dargestellt . VTh zeigt dabei ein High- Potential und VT1 das bereits genannte Restpotential oder
Low-Potential . Bei Möglichkeit 1 ist noch ein Zwischenpegel VTlz, sozusagen ein Zwischen-Low-Pegel dargestellt.
Der Einschaltvorgang legt bei tl ein Potential VTh an. Die eigentliche Übertragung der Daten wird dann zum Zeitpunkt t2 durch wenigstens ein Startbit von t2 bis t3 dargestellt. In der Darstellung ist hier ebenfalls die Manchester-II- Codierung gewählt, wonach eine Synchronisierung in der Pulsmitte erfolgt, was es erlaubt die Vorteile der Manchester-II-Codierung für beide Kommunikationsrichtungen zu nutzen. Zum Zeitpunkt t3 folgt dann optional ein weiters Startbit oder bereits das erste Datenbit. Im Anschluß werden zum Zeitpunkt t4 und t5 weitere Datenbits übertragen. Dabei werden beispielsweise insgesamt 8 Datenbits, sprich 1 Byte, pro Übertragungsrahmen übertragen. Im Anschluß an die Daten zum Zeitpunkt t6 wird dann ein Paritätsbit zur Datenüberprüfung und schließlich zum Zeitpunkt t7 ein Stoppbit zur Rahmenbegrenzung übertragen.
Die Codierung der digitalen Botschaften kann wie dargestellt entsprechend der Manchester-II-Codierung erfolgen oder entsprechend weiterer, insbesondere zyklischer Codes wie Hamming oder Abramson.
Der Low-Pegel für SP 1 entspricht hier einem Zwischenpegel der unterhalb des High-Pegels VTh liegt. Dieser Pegel VTlz garantiert gleichzeitig einen ausreichenden Stromfluß für die nicht dargestellte Gegenrichtung vom Kommunikationsteilnehmer 1 zu Kommunikationsteilnehmer 2. Damit ist eine Energieversorgung auf einer Seite der
Übertragungsstrecke ausreichend.
Im zweiten Fall, von Stromversorgungen auf beiden Seiten der Übertragungsstrecke wird beim Einschaltvorgang bei tll das Signal vom Low-Pegel VTl auf den High-Pegel VTh geändert. Auch hier wird zum Zeitpunkt t21 bei Signal SP2 wie in SP1 mit wenigstens einem Startbit die Übertragung begonnen. Zum Zeitpunkt t31 kann ein weiteres Startbit oder das erste Datenbit übertragen werden. Ein weiteres Datenbit wird zum Zeitpunkt t4l übertragen. Der weitere Ablauf entspricht dem von SP1 mit dem Unterschied das der Wechsel zwischen dem Low-Potential VTl und dem High-Potential VTh durchgeführt wird. Da der mit dem Low-Potential VTl zusammenhängende Stromfluß in der Gegenrichtung von Kl zu K2 nicht zur Datenübertragung ausreicht, ist für eine gleichzeitige Übertragung die Verwendung eigener Energie- bzw. Stromversorgungen auf Peripherieseite P und Steuergeräteseite S nötig. Ansonsten, also bei SP2 ohne beidseitige Energieversorgung, wäre bei Pegel -Low VTl die Schnittstelle ausgeschaltet und es wäre keine Kommunikation von Peripherie zu Steuergerät also von Kl zu K2 über Stromflussänderungen möglich. Damit müßten dann die Kommunikationsrichtungen zeitversetzt beschickt werden, die Kommunikation also wie im Stand der Technik zeitversetzt erfolgen.
In beiden Fällen SP1 und SP2 wird nach Beendigung der Kommunikation mit dem Stoppbit bei t7 bzw. analog mit einem nicht dargestellten Stoppbit bei SP2 der Pegel der Übertragungsleitung T wieder auf High-Potential VTh zurückgeführt .
Durch die dargestellten Verfahren und Vorrichtungen können die hohen Anforderungen insbesondere im Automobilbereich an Datensicherheit, Datenrate und Kosten der Systemlösung Rechnung getragen werden. Weiterhin ist dadurch die Möglichkeit gegeben, Datenausfälle während der Datenübertragung zu detektieren und zu kompensieren wobei gleichzeitig eine höhere Robustheit gegen EMV-Einflüsse erzielt wird.
Die Verfahren und die Vorrichtungen sind wie schon erwähnt unabhängig von einer speziellen Anwendung einsetzbar und zwar überall dort wo eine Datenübertragung zwischen wenigstens zwei Kommunikationsteilnehmern erwünscht ist. Außer dem genannten Airbagsystem bieten siech hier die Antriebssteuerung, Fahrwerk- und Bremsenregelung sowie Getriebesteuervorgänge u.s.w. an. Ebenso ist eine Kommunikation weiterer Elektronik, wie z.B. Türschlösser oder Fensterheber mit einem Steuergerät angedacht.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen wenigstens zwei Kommunikationsteilnehmern, wobei die Datenübertragung in einer Kommunikationsrichtung durch Änderungen eines Stromflusses und in der anderen
Kommunikationsrichtung durch Änderung einer Spannung realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung in beiden Kommunikationsrichtungen auf einem Kommunikationspfad zeitgleich dadurch ausführbar ist, daß eine Energieversorgung für beide
Kommunikationsrichtungen durch einen ständigen Mindestpegel der Spannung und/oder des Stromflusses oder eine getrennte Energieversorgung jedes Kommunikationsteilnehmers aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung durch Änderungen der Spannung derart erfolgt, daß neben einem Hochpegel und einem Tiefpegel der Spannung ein Zwischenpegel der Spannung eingestellt ist und zur Darstellung der Daten zwischen dem Hochpegel und dem Zwischenpegel gewechselt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mindestpegel dem Zwischenpegel entspricht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung durch Änderungen der Spannung derart erfolgt, daß neben einem Hochpegel, ein Tiefpegel der Spannung eingestellt wird, und zur Darstellung der Daten zwischen dem Hochpegel und dem Tiefpegel gewechselt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens bei der Kommunikationsrichtung der Datenübertragung durch Änderung des Stromflusses die Daten realisierende Datenimpulse mit einer invertierten und nichtinvertierten Impulshälfte erzeugt werden und diese mit einem zwischen den Impulshälften liegenden Flankenwechsel manchestercodiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsrichtung der Datenübertragung durch Änderung der Spannung die Daten realisierende Datenimpulse mit einer invertierten und nichtinvertierten Impulshälfte erzeugt werden und diese mit einem zwischen den Impulshälften liegenden Flankenwechsel mit einem zyklischen Code, insbesondere dem Manchester-, Hamming-, oder Abramson-Code, codiert werden.
7. Vorrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen wenigstens zwei Kommunikationsteilnehmern mit ersten
Mitteln, die die Datenübertragung in einer Kommunikationsrichtung durch Änderungen eines Stromflusses ausführen und zweiten Mitteln, die die Datenübertragung in der anderen Kommunikationsrichtung durch Änderungen einer Spannung ausführen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kommunikationspfad vorhanden ist, auf dem die Datenübertragung in beiden
Kommunikationsrichtungen zeitgleich derart durchgeführt wird, daß durch ersten und/oder zweiten Mittel eine Energieversorgung für beide Kommunikationsrichtungen durch einen ständigen Mindestpegel der Spannung und/oder des Stromflusses oder eine getrennte Energieversorgung jedes Kommunikationsteilnehmers aufrechterhalten wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dritte Mittel enthalten sind, die die Datenübertragung durch Änderungen der Spannung derart durchführen, daß neben einem Hochpegel, ein Tiefpegel der Spannung eingestellt wird, und zur Darstellung der Daten zwischen dem Hochpegel und dem Tiefpegel gewechselt wird wobei für jede Kommunikationsrichtung eine eigene Energieversorgung enthalten ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dritte Mittel enthalten sind, die die Datenübertragung durch Änderungen der Spannung derart durchführen, daß neben einem Hochpegel und einem Tiefpegel der Spannung ein Zwischenpegel der Spannung eingestellt wird und zur Darstellung der Daten zwischen dem Hochpegel und dem Zwischenpegel gewechselt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vierte Mittel enthalten sind, die wenigstens bei der Kommunikationsrichtung der Datenübertragung durch Änderung des Stromflusses die Daten realisierende
Datenimpulse mit einer invertierten und nichtinvertierten Impulshälfte erzeugen und diese mit einem zwischen den Impulshälften liegenden Flankenwechsel manchestercodiere .
11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß fünfte Mittel enthalten sind, die bei der Kommunikationsrichtung der Datenübertragung durch Änderung der Spannung die Daten realisierende Datenimpulse mit einer invertierten und nichtinvertierten Impulshälfte erzeugen und diese mit einem zwischen den Impulshälften liegenden Flankenwechsel mit einem zyklischen Code, insbesondere dem Manchester-, Hamming-, oder Abramson-Code, codieren.
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