ES2205298T3 - Sistema de bus de datos para vehiculos automoviles. - Google Patents

Sistema de bus de datos para vehiculos automoviles.

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ES2205298T3 ES98104485T ES98104485T ES2205298T3 ES 2205298 T3 ES2205298 T3 ES 2205298T3 ES 98104485 T ES98104485 T ES 98104485T ES 98104485 T ES98104485 T ES 98104485T ES 2205298 T3 ES2205298 T3 ES 2205298T3
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Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN SISTEMA DE BUS DE DATOS PARA AUTOMOVILES, CON VARIOS PARTICIPANTES DE BUS ELECTRONICOS, CADA UNO CON LA CORRESPONDIENTE ENTRADA CONECTADA A LA BATERIA DEL AUTOMOVIL PARA LA ALIMENTACION DE CORRIENTE DEL PARTICIPANTE DE BUS, DONDE - CADA PARTICIPANTE LLEVA UN CIRCUITO EVALUADOR Y UN INTERRUPTOR CONTROLABLE, - EN UN ESTADO INICIAL, LA POSICION ABIERTA DEL INTERRUPTOR CON EL ENCENDIDO APAGADO DESCONECTA LA ALIMENTACION DE CORRIENTE DE CADA PARTICIPANTE, CON EXCEPCION DEL CIRCUITO EVALUADOR ASIGNADO AL MISMO, - EN UN ESTADO DE ACTIVACION SELECTIVO, CUANDO SE HACE NECESARIO UN INTERCAMBIO PERIODICO DE DATOS ENTRE DETERMINADOS PARTICIPANTES DE BUS, EL INTERRUPTOR CONTROLABLE DE CADA PARTICIPANTE SELECCIONADO SE CIERRA EN RESPUESTA AL CIRCUITO EVALUADOR CORRESPONDIENTE Y - PARA CONTROLAR UN ESTADO DE ACTIVACION, POR LO MENOS UNO DE LOS PARTICIPANTE DE BUS SE DEFINE COMO PARTICIPANTE DE BUS PRINCIPAL.

Description

Sistema de bus de datos para vehículos automóviles.
La invención concierne a un sistema de bus de datos para vehículos automóviles según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un sistema de bus de datos de esta clase es conocido, por ejemplo, por la CAN, red de área de controlador, para la comunicación de datos, especialmente de aparatos de mando en vehículos automóviles. El concepto para la comunicación de datos en el vehículo automóvil por medio de una CAN, la función de la CAN y una posible arquitectura de un módulo de CAN son conocidos, por ejemplo, por los folletos de Bosch "El sistema de bus optimizado para la transmisión serie de datos en el vehículo automóvil", "Descripción funcional" y "Arquitectura del módulo CAN AN 82526" del año 1987. Este sistema de bus de datos conocido es de construcción lineal. En un bus de datos está conectada una pluralidad de abonados electrónicos del bus, especialmente aparatos de mando de un vehículo automóvil. Estos abonados del bus pueden presentar, además de la conexión al bus de datos, otras entradas y salidas, por ejemplo para la conexión de sensores y actuadores o para la conexión del suministro de corriente eléctrica. El sistema de bus de datos conocido trabaja según el principio multimaestro, es decir que todos los abonados del bus tienen los mismos derechos. Cuando el bus de datos está libre, cada abonado del bus puede comenzar a transmitir su telegrama de datos. El telegrama de un abonado emisor del bus es recibido y confirmado por todos los abonados del bus, pero solamente es evaluado por los abonados del bus que necesitan los datos de este telegrama.
La patente US-A-5 554 978 describe un sistema de bus de datos para vehículos automóviles con un abonado principal del bus y varios abonados dependientes del bus según el preámbulo de la reivindicación 1. Los abonados del bus están unidos con la batería del vehículo automóvil para recibir el suministro de corriente eléctrica. Cada abonado del bus presenta un circuito de evaluación. A través de los llamados "medios de cambio de condición" se pueden desconectar algunos elementos de un abonado del bus.
Sin embargo, se conocen también otros sistemas de bus de datos en vehículos automóviles.
Usualmente, los abonados de un sistema de bus de datos en vehículos automóviles presentan un suministro de corriente eléctrica que se desconecta cuando está desconectado el encendido y que sólo se vuelve a conectar mediante la conexión del encendido (suministro de corriente a través del llamado "borne 15") o bien, a través de una unión inseparable con la batería del vehículo, se aplica dicho suministro a la conexión de suministro de corriente del abonado del bus incluso aunque esté desconectado el encendido (suministro de corriente a través del llamado "borne 30"). En el caso de un suministro de corriente según la primera alternativa no es posible un intercambio de datos eventualmente necesario entre los abonados del bus mientras está desconectado el encendido, en tanto que con un suministro de corriente según la segunda alternativa se presenta un consumo de corriente de reposo indeseablemente alto.
El cometido de la invención consiste en crear un sistema de bus de datos con el que, a pesar de posibilitar las funciones necesarias, se reduzca ampliamente la corriente de reposo mientras está desconectado el encendido.
Este problema se resuelve con las características de la reivindicación 1.
Los objetos de las reivindicaciones subordinadas son perfeccionamientos ventajosos de la invención.
La idea básica de la invención reside en la creación de un estado de despertamiento selectivo con el encendido desconectado, mediante el cual se posibilita un intercambio de datos periódico entre abonados seleccionados del bus que tienen asignadas respectivas funciones necesarias determinadas. Por consiguiente, según la invención, estando desconectado el encendido, se desconecta básicamente el suministro de corriente de los abonados del bus y solamente se conecta por breve tiempo o se suministra tensión eléctrica en el caso de un intercambio de datos periódicamente necesario de abonados seleccionados del bus. A este fin, al menos un abonado del bus se define como abonado principal para controlar el respectivo estado de despertamiento, aún cuando los abonados del bus pueden en principio tener los mismos derechos. Además, para materializar el estado de despertamiento selectivo, los abonados del bus han de presentar una ampliación en forma de un circuito de evaluación que siga recibiendo corriente cuando se haya desconectado el abonado del bus. Sin embargo, dado que solamente los circuitos de evaluación tienen que ser alimentados con corriente, se reduce ampliamente el consumo de corriente de reposo debido a la desconexión básica del suministro de corriente de los abonados del bus. El circuito de evaluación puede estar integrado en el hardware del abonado del bus o bien puede conectarse externamente al abonado del bus. Asimismo, el circuito de evaluación de un abonado principal del bus puede diferenciarse de los circuitos de evaluación de los restantes abonados del bus. Todos los abonados del bus pueden ser también abonados principales en el sentido de que puedan controlar un estado de despertamiento selectivo. Un abonado principal del bus puede ser despertado por una entrada de despertamiento externa (entrada de interrupción) o puede incluso despertarse, por ejemplo, por medio de un reloj de tiempo real unido con el circuito de evaluación.
Como perfeccionamiento de la invención, el abonado principal del bus presenta, para la activación de un intercambio de datos necesario, un circuito que entrega un telegrama de selección al bus de datos, mediante el cual se puede prefijar cualquier intercambio de datos periódicamente necesario entre abonados seleccionados del bus. En una memoria del abonado principal del bus, por ejemplo en su microprocesador o en su circuito de evaluación, se almacena cuándo y eventualmente durante cuánto tiempo es necesario un intercambio de datos y qué abonados del bus han de seleccionarse para el respectivo intercambio de datos necesario. El abonado principal del bus puede formar parte también de los abonados seleccionados del bus.
En otra ejecución ventajosa de la invención los circuitos de evaluación de todos los abonados del bus reciben el telegrama de selección para verificar si se ha seleccionado el abonado de bus respectivamente asociado a ellos, y solamente en este caso conectan el suministro de corriente eléctrica.
La desconexión es efectuada, por ejemplo, por el abonado principal del bus, especialmente mediante la desconexión de todos los telegramas de bus o mediante la emisión de una señal de bus dominante, por ejemplo por sobreinscripción de una transmisión existente con un alto nivel prolongado. En los sistemas de bus conocidos (por ejemplo, CAN) es conocido de los abonados del bus que la segunda variante consiste usualmente en una violación del protocolo del bus, después de la cual éstos terminan su transmisión.
Como complemento, se consigna que no sólo los circuitos de evaluación, sino también los interruptores controlables para la conexión y desconexión del suministro de corriente pueden estar integrados en el respectivo abonado del bus o pueden estar conectados externamente al respectivo abonado del bus. La conexión del interruptor controlable y del circuito de evaluación por fuera del abonado del bus tiene la ventaja de que se pueden equipar sistemas de bus de datos ya existentes sin variación de los abonados del bus. Sin embargo, en principio, es preferible en la construcción de nuevos sistemas de bus de datos una integración del circuito de evaluación y del interruptor controlable en la carcasa de los abonados del bus.
En el dibujo se ha representado un ejemplo de ejecución de la invención. Muestran:
la figura 1, la estructura de un sistema de bus de datos según la invención y
la figura 2, la estructura de un circuito de evaluación de un abonado del bus que no es el abonado principal del mismo.
En la figura 1 los abonados 1, 2, 3 y 4 están conectados al bus de datos 8. El abonado 1 del bus está definido en el presente ejemplo como abonado principal. Los abonados 2, 3 y 4 del bus presentan un circuito de evaluación 5 que se diferencia del circuito de evaluación 10 del abonado principal 1 del bus. El circuito de evaluación 10 del abonado principal 1 del bus presenta, además de la estructura de los circuitos de evaluación 5 de los restantes abonados 2, 3 y 4 del bus, un circuito 11 con el cual se puede enviar un telegrama de selección (C1 a C4) al bus. Para controlar en el tiempo el estado de despertamiento selectivo, el circuito de evaluación 10 del abonado principal 1 del bus presenta un reloj de tiempo real 7. Este despierta a su vez primero al abonado principal 1 del bus o a su microprocesador (\muP) (no representado aquí). En una memoria del abonado principal (\muP) del bus están almacenados los parámetros de cuándo y durante cuánto tiempo ha de realizarse un intercambio de datos periódicamente necesario y qué abonados del bus tienen que seleccionarse para el intercambio de datos correspondiente. Por ejemplo, se deberá realizar un intercambio de datos C1 entre el abonado principal 1 del bus y el abonado 2 del bus, un intercambio de datos C2 entre el abonado 2 del bus y el abonado 4 del bus, un intercambio de datos C3 entre el abonado principal 1 del bus y el abonado 3 del bus, y un intercambio de datos C4 entre el abonado 3 del bus y el abonado 4 del bus. En la memoria del abonado principal 1 del bus está almacenado para cada intercambio de datos necesario C1 a C4 un telegrama de selección correspondiente que es enviado al bus de datos 8 por el abonado principal 1 para activar el respectivo intercambio de datos necesario.
Como complemento, se consigna que el circuito de evaluación 10 puede presentar alternativamente también una entrada de interrupción externa (no representada aquí), mediante la cual se puede conectar también el interruptor 6 del abonado principal 1 del bus. La desconexión se efectúa nuevamente por medio del abonado principal 1 del bus despertado por el cierre del interruptor 6. Además, varios o todos los abonados 1, 2, 3, 4 del bus pueden estar equipados con un circuito de evaluación 10 que esté ampliado funcionalmente con respecto al circuito de evaluación 5 cuando varios o todos los abonados del bus deban ser abonados principales del bus o deban controlar un estado de despertamiento selectivo.
En particular, el circuito de evaluación 10 puede contener también, por ejemplo, una memoria programable, en la que puede archivarse el número de impulsos I al que deberá reaccionar el respectivo circuito de evaluación.
Los circuitos de evaluación 5 y 10 están unidos, para el suministro de corriente, con el borne 30 del vehículo, el cual está previsto usualmente para el suministro de corriente con la tensión U_{B} de la batería mediante unión directa con esta batería.
Si los circuitos de evaluación 5 y/o 10 de los abonados 1, 2, 3 y/o 4 del bus reconocen, especialmente debido al telegrama de datos recibido, que han sido seleccionados para un intercambio de datos necesario, cada circuito de evaluación asociado al respectivo abonado seleccionado del bus activa a través de la salida 9 un interruptor controlable 6 para unir todo el abonado del bus con el borne 30 para el suministro de corriente con la tensión U_{B} de la batería. Cuando el circuito de evaluación 5 ó 10 en los abonados 1, 2, 3 y 4 del bus está integrado como en el ejemplo representado, el suministro de corriente del abonado del bus a través del interruptor controlable 6 corresponde al suministro de corriente del abonado del bus con excepción del circuito de evaluación, ya que éste es alimentado de todos modos en forma constante.
La duración del cierre del interruptor controlable 6 en el estado de despertamiento selectivo es regulada también, por ejemplo, a través del abonado principal 1 del bus. Sin embargo, es posible también que la duración del cierre del interruptor controlable 6 se prefije después de la activación del intercambio de datos necesario en los propios abonados del bus seleccionados en cada caso.
En la figura 2 se muestra con el ejemplo del intercambio de datos C2 entre los abonados 2 y 4 del bus la estructura y el funcionamiento de un circuito de evaluación 5 para reconocer si el abonado del bus asociado al mismo es un abonado del bus seleccionado para el intercambio de datos selectivo.
En la figura 2 los elementos del dibujo idénticos a los de la figura 1 están provistos de los mismos símbolos de referencia. En la figura 2 el circuito de evaluación 5 será el circuito de evaluación del abonado 2 del bus.
El telegrama de selección asociado, por ejemplo, al intercambio de datos C2 comienza con un primer impulso largo E, al que siguen dos impulsos de código cortos I, y termina con un último impulso largo A. Mientras que todos los telegramas de selección para cada intercambio de datos C1 a C4 comienzan con un primer impulso largo E y terminan con un último impulso largo A, el número de impulsos de código cortos I entre el impulso E y el impulso A corresponde al intercambio de datos justamente necesario.
Por tanto, si el abonado principal 1 del bus reconoce que como paso siguiente se ha de activar el intercambio de datos C2, se lee de la memoria de su microprocesador (\alphaP) el telegrama de selección para el intercambio de datos C2 y se le envía al bus de datos 8 a través del circuito 11, que en el presente ejemplo está integrado en la unidad de evaluación 10. Este telegrama de selección enviado al bus de datos 8 es recibido y evaluado por los circuitos de evaluación 5 y 10 de los abonados 1 a 4 del bus. A este fin, el telegrama de selección es una señal de entrada tanto de un oscilador 12 como de un contador 13 en el circuito de evaluación 5 (o 10). El oscilador 12 filtra los impulsos de código cortos I. Mediante el primer impulso largo E se envía cada vez un impulso corto P1 del oscilador 12 a la entrada R(E/A) del control 14 del interruptor. El impulso P1 hace que el control 14 del interruptor emita una orden de reposición R que se retransmite al contador 13.
Al recibir la orden de reposición R emitida por el primer impulso largo E, el contador 13 comienza a contar los impulsos de códigos cortos I que siguen a esta orden de reposición R hasta que el último impulso largo A termine el proceso de cómputo.
Si, por ejemplo, como en el presente caso para el intercambio de datos C2, se abarca la secuencia de dos códigos de impulso corto I, el contador 13 envía este estado de cómputo a las entradas In1 a In4 del control 14 del interruptor. Por el estado de cómputo correspondiente en estas entradas del control 14 del interruptor se reconoce el intercambio de datos C2 y a continuación se activa la salida 9 hacia el interruptor controlable 6 de tal manera que se cierre este interruptor controlable 6.
La desconexión de los abonados activos del bus se efectúa automáticamente después de un transcurso de tiempo (agotamiento del tiempo) o a través del abonado principal 1 del bus, por ejemplo mediante la emisión de un impulso largo E, que ejecuta también una reposición del contador y, por tanto, repone también la salida 9, con lo que se vuelven a abrir los interruptores 6.
Dado que en la figura 2 se representa como ejemplo el circuito de evaluación 5 del abonado 2 del bus, que es el abonado del bus seleccionado para el intercambio de datos C1 y C2, en los estados del contador - que resultan del número de impulsos de código cortos I de los telegramas de datos para C1 y C2 (C1: un impulso de código I, C2: dos impulsos de código I) - en las entradas In1 a In4 del control 14 del interruptor, se activa la salida 9 para cerrar el interruptor controlable 6. Si, por ejemplo, el contador 13 reconociera en un intercambio de datos solicitado C4 cuatro impulsos de código cortos I, esto no conduciría a la activación de la salida 9, después de lo cual permanecería abierto el interruptor controlable 6.
El circuito de evaluación 5 según la figura 2 se ha materializado exclusivamente por medio de módulos de hardware: en el presente ejemplo el circuito de evaluación se materializa preferiblemente por medio del oscilador 12, que puede ser un módulo MC14060, por medio de un contador 13, que puede ser un módulo MC74HC393 y mediante un control de interruptor 14 que puede ser un módulo ispGAL22V10C. El circuito de evaluación puede integrarse en un chip, preferiblemente en tecnología CMOS, dado que ésta es la más adecuada atendiendo al criterio del ahorro de corriente. Además, puede estar integrado en el chip un transceptor de bus (por ejemplo, CAN), ya que éste tiene que ser alimentado también constantemente con corriente.
Asimismo, después de la activación de un intercambio de datos el abonado principal 1 del bus puede vigilar el intercambio de datos entre otros abonados seleccionados del bus para poder intervenir eventualmente con efecto de corrección en caso de error. Esta función de vigilancia realizada por el abonado principal 1 del bus puede ser realizada también de forma selectiva cuando, por ejemplo, un determinado intercambio de datos, por ejemplo C4, sea competente para una función crítica para la seguridad.
Especialmente en el caso de un reconocimiento de error pueden activarse las salidas P2, P3 o P4 del oscilador 12 para disparar funciones de tratamiento de error prefijadas. Por ejemplo, se puede verificar con el abonado principal 1 del bus que los telegramas de selección son evaluados asíncronamente por los abonados 2 a 4 del bus, ya que, por ejemplo, un último impulso largo A ha sido reconocido falsamente como un primer impulso largo E. En este caso, se puede emitir, por ejemplo por medio del abonado principal 1 del bus, un impulso más largo que los impulsos E o A (por ejemplo, factor 2), con lo cual se activan seguidamente en el oscilador 12 la salida P2 o en el control 14 del interruptor la entrada R(sin). De este modo, se envía una orden de reposición sincronizante R a los contadores 13 de todos los abonados seleccionados del bus. Por tanto, tiene lugar nuevamente una sincronización de los abonados del bus con el primer impulso largo E.
Asimismo, es posible por parte del abonado principal 1 del bus el reconocimiento de un error en el que sería necesaria la conexión de todos los abonados del bus, tras lo cual podrían ser activadas a través de otra señal de error la salida P3 del oscilador 12 o la entrada "todos 1" del control 14 del interruptor, con lo que se activan las salidas 9 de todos los abonados del bus para conectar el interruptor controlable 6.
Si el abonado principal 1 del bus reconoce un error ante cuya presencia sería ventajosa la desconexión de todos los abonados del bus, se activa con otra señal enviada a través del bus de datos 8 la salida P4 del oscilador 12 para desactivar a través de la entrada "todos 0" del control 14 del interruptor las salidas 9 de todos los abonados 1 a 4 del bus, con lo que no se cierra ninguno de los interruptores controlables 6.
Si todos los interruptores controlables 6 están abiertos, esto corresponde a un estado básico con encendido desconectado, con lo que se minimiza el consumo de corriente de reposo en el vehículo automóvil. El consumo de corriente de reposo se eleva sólo ligeramente en un estado de despertamiento selectivo cuando los abonados seleccionados del bus para un intercambio de datos necesario son conectados por breve tiempo y luego conectados nuevamente. Por tanto, con el encendido desconectado se aseguran las funciones aún necesarias de un vehículo automóvil.

Claims (4)

1. Sistema de bus de datos para vehículos automóviles con una pluralidad de abonados electrónicos (1; 2; 3; 4) del bus que presentan cada uno de ellos una entrada que está unida con la batería del vehículo automóvil para el suministro de corriente a los abonados (1; 2; 3; 4) del bus, definiéndose como abonado principal (1) del bus, para controlar un estado de despertamiento, al menos uno de los abonados (1; 2; 3; 4) del bus y estando cada abonado (1, 2, 3, 4) del bus provisto de un circuito de evaluación (5; 10, 11, 7), caracterizado porque cada abonado (1, 2, 3, 4) del bus está provisto de un interruptor (6) controlable por el circuito de evaluación (5; 10, 11, 7), porque en un estado básico el suministro de corriente a cada abonado (1, 2, 3, 4) del bus, con excepción del circuito de evaluación (5; 10, 11, 7) asociado al mismo, está desconectado, con encendido apagado, por la posición abierta del interruptor (6), y porque en un estado de despertamiento selectivo, en caso de un intercambio de datos periódicamente necesario (C1; C2; C3; C4) entre abonados seleccionados (1, 2; 2, 4; 1, 3; 3, 4) del bus, se cierra el interruptor controlable (6) de cada abonado seleccionado del bus a través de su circuito de evaluación (5; 10, 11, 7).
2. Sistema de bus de datos según la reivindicación 1, caracterizado porque, para controlar un estado de despertamiento, se conecta primero el interruptor controlable (6) del abonado principal (1) del bus por medio de la señal de control de un circuito adicional externo o interno (7).
3. Sistema de bus de datos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el abonado principal (1) del bus presenta, para controlar un estado de despertamiento, un circuito (11) con el cual se puede prefijar cada intercambio de datos periódicamente necesario (C1; C2; C3; C4) entre abonados seleccionados (1, 2; 2, 4; 1, 3; 3, 4) del bus en forma de un telegrama de selección a enviar al bus de datos, y una memoria en la que están almacenados los telegramas de selección.
4. Sistema de bus de datos según la reivindicación 3, caracterizado porque, para activar un intercambio de datos determinado necesario (C2) entre abonados seleccionados (2, 4) del bus, el abonado principal (1) del bus envía el telegrama de selección correspondiente (E-I-I-A) al bus de datos (8), el cual es recibido y evaluado por los circuitos de evaluación de todos o de al menos los restantes abonados del bus, tras lo cual únicamente los abonados seleccionados (2, 4) del bus cierran sus interruptores controlables (6).
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