ITTO980564A1 - Apparecchiatura per controllo di comunicazione - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Apparecchiatura per controllo di comunicazione"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad una apparecchiatura per controllo di comunicazione per trasmettere dati analogici e digitali.
Come esempio di una apparecchiatura per controllo di comunicazione, un sistema di controllo utilizzato in un veicolo per controllare una molteplicità di componenti di apparecchiature elettriche montate sul veicolo è descritto nel Brevetto giapponese a disposizione del pubblico n.Hei 6-276.570. Il sistema di controllo per veicolo descritto comprende una molteplicità di mezzi di ingresso/uscita ed un mezzo di controllo centrale. I mezzi di ingresso/uscita comprendono :
un mezzo di lettura di uscite di sensori per prelevare segnali forniti in uscita da sensori installati sull'apparecchiatura elettrica,·
un mezzo generatore di dati di ingresso per generare dati di ingresso da una uscita del mezzo di lettura delle uscite dei sensori; e
primi mezzi di comunicazione ciascuno dei quali è destinato a convertire una uscita del mezzo generatore di dati di ingresso in un segnale avente un formato di trasmissione stabilito in precedenza e fornire in uscita il segnale ad una rete di trasmissione dati oltre ad estrarre un segnale di eccitazione per eccitare l'apparecchiatura elettrica da un segnale ricevuto dalla rete di trasmissione dati.
D'altra parte, il mezzo di controllo centrale comprende un secondo mezzo di comunicazione collegato alla rete di trasmissione dati e un mezzo di controllo per controllare l'apparecchiatura elettrica attraverso il secondo mezzo di comunicazione. Collegato alla rete di trasmissione dati, il secondo mezzo di comunicazione è utilizzato per scambiare dati con ciascuno dei primi mezzi di comunicazione.
Grazie al sistema di controllo per veicolo descritto in precedenza, è possibile ridurre il numero di microcalcolatori, permettendo di diminuire anche il costo di fabbricazione dell'apparecchiatura elettrica utilizzata nel veicolo.
Inoltre, il numero di porte I/O previste sul mezzo di controllo centrale ed il numero di linee che collegano le porte I/O sul mezzo di controllo centrale ai mezzi di ingresso/uscita possono anche essere ridotti, permettendo di rendere compatto il mezzo di controllo centrale. Inoltre, una variazione delle specifiche dei mezzi di ingresso/uscita che comporta una sostituzione può essere realizzata aggiungendo o eliminando linee che collegano le porte I/O ai mezzi di ingresso/uscita.Come risultato, è anche possibile migliorare l'efficienza di sviluppo.
Il documento precedentemente descritto rivela anche una forma di attuazione in cui un segnale analogico fornito in uscita da un sensore di angolo del volante è convertito in dati digitali per mezzo di un convertitore A/D per eseguire una conversione analogico-digitale e i dati digitali sono quindi trasmessi all'unità di controllo centrale.
Nell'apparecchiatura per controllo di comunicazione tradizionale, se il numero di sensori, ciascuno dei quali è destinato a fornire in uscita un segnale analogico, aumenta, è necessario prevedere un numero di convertitori A/D addizionali pari al numero di nuovi sensori aggiunti. E' così desiderabile realizzare una apparecchiatura per controllo di comunicazione che permetta che un convertitore A/D comune di una unità di conversione A/D comune sia condiviso tra una molteplicità di sensori.
Secondo la rivendicazione 1, si realizza una apparecchiatura per controllo di comunicazione comprendente :
linee di ingresso/uscita per collegare una unità di ingresso/uscita ed una unità di controllo centrale l'una all'altra;
l'unità di controllo centrale suddetta utilizzata per eseguire una elaborazione di controllo di carico in base a dati di ingresso provenienti dalle linee di ingresso/uscita suddette e provvista di un mezzo di conversione A/D; e
l'unità di ingresso/uscita suddetta, in cui un lato di ingresso dell'unità di ingresso/uscita suddetta è collegato ad una molteplicità di sensori ed un lato di uscita dell'unità di ingresso/uscita suddetta è collegato a carichi, quali attuatori;
in cui l'apparecchiatura per controllo di comunicazione suddetta è caratterizzata dal fatto che:
le linee di ingresso/uscita suddette comprendono una linea di trasmissione per trasmettere dati digitali ed una linea di trasmissione per trasmettere dati analogici;
l'unità di ingresso/uscita suddetta è provvista di un mezzo di controllo di bus per trasmettere dati specifici che indicano un tipo di sensore di dati analogici attraverso la linea di trasmissione suddetta per trasmettere dati digitali durante la trasmissione dei dati analogici suddetti; e
l'unità di controllo centrale suddetta è provvista di un mezzo di controllo per memorizzare dati analogici ricevuti mediante associazione dei dati analogici suddetti con un tipo di sensore dei dati analogici suddetti.
Quando un segnale analogico è trasmesso attraverso la linea di trasmissione per trasmettere dati analogici, dati specifici indicativi di un tipo di sensore del segnale analogico sono trasmessi attraverso la linea di trasmissione per trasmettere dati digitali. Così, non è necessario distribuire fisicamente convertitori A/D tra le unità di ingresso. Come risultato, è necessario semplicemente convertire un segnale analogico trasmesso attraverso la linea di trasmissione dedicata alla trasmissione di dati analogici in dati digitali nell'unità di controllo centrale, permettendo che l'apparecchiatura per controllo di comunicazione sia resa compatta riducendone il costo. Inoltre, quando si aggiunge un nuovo sensore che genera un segnale analogico, non è più richiesta l'operazione di installazione di un nuovo convertitore A/D per il sensore.
Secondo la rivendicazione 2, l'apparecchiatura per controllo di comunicazione suddetta rivendicata nella rivendicazione 1 è inoltre caratterizzata dal fatto che:
l'unità di ingresso/uscita suddetta è provvista di commutatori interni per commutare elementi di dati analogici generati dalla stessa molteplicità di sensori da un elemento ad un altro, in cui un lato di uscita dei commutatori interni suddetti è collegato alla linea di trasmissione suddetta per trasmettere dati analogici; e
i dati specifici suddetti indicativi di un tipo di sensore di dati analogici sono informazioni che identificano un canale di uno dei commutatori interni suddetti .
Dotando l'unità di ingresso/uscita di una molteplicità di commutatori interni per commutare elementi di dati analogici generati dalla stessa molteplicità di sensori da un elemento ad un altro, l'unica linea di trasmissione per trasmettere dati analogici è in grado di trasmettere i segnali analogici facendo passare in un certo istante soltanto una uscita di un commutatore interno selezionato tra i commutatori interni.
Inoltre, mediante trasmissione di dati specifici utilizzati per indicare un tipo di sensore come informazioni che identificano un canale di uno dei commutatori interni dall'unità di ingresso/uscita all'unità di controllo centrale attraverso la linea di trasmissione per trasmettere dati digitali, l'unità di controllo centrale è in grado di identificare quale dei sensori ha generato il segnale analogico.
Secondo la rivendicazione 3, l'apparecchiatura per controllo di comunicazione suddetta rivendicata nella rivendicazione 2 è inoltre caratterizzata dal fatto che la linea di trasmissione suddetta per trasmettere dati digitali è una linea di trasmissione duplex destinata a scambiare dati oltre che segnalazioni di ricezione dei dati suddetti tra l'unità di ingresso/uscita suddetta e l'unità di controllo centrale suddetta.
Come risultato, è possibile trasmettere dati dall'unità di ingresso/uscita all'unità di controllo centrale e viceversa utilizzando un'unica linea di trasmissione duplex,permettendo di ridurre il numero di linee di trasmissione tra l'unità di ingresso/uscita e l'unità di controllo centrale, e di conseguenza la dimensione nonché il costo dell'apparecchiatura per controllo di comunicazione.
Secondo la rivendicazione 4, l'apparecchiatura per controllo di comunicazione suddetta rivendicata nella rivendicazione 2 è inoltre caratterizzata dal fatto che il mezzo di controllo suddetto comprende:
un convertitore A/D collegato alla linea di trasmissione suddetta per trasmettere dati analogici;
un registro per memorizzare dati digitali risultanti dalla conversione tramite il convertitore A/D suddetto; e
un mezzo di elaborazione per elaborare dati digitali letti dal registro suddetto,·
in cui:
il convertitore A/D suddetto è utilizzato per convertire in sequenza segnali analogici in ingresso provenienti da porte, un segnale dopo l'altro, in dati digitali; e
all'attivazione di uno dei commutatori interni suddetti in accordo con una richiesta generata dall'unità di controllo centrale suddetta, l'unità di ingresso/uscita suddetta trasmette un segnale per permettere che il mezzo di elaborazione suddetto legga dati dal registro suddetto dopo che sono trascorsi un tempo richiesto affinché una tensione di un segnale in ingresso aumenti in misura sufficiente come segnale analogico ed un tempo richiesto affinché il convertitore A/D suddetto converta segnali analogici in ingresso da tutte le porte suddette in dati digitali.
Come precedentemente descritto, all'attivazione di uno dei commutatori interni in accordo con una richiesta generata dall'unità di controllo centrale, l'unità di ingresso/uscita trasmette un segnale per permettere che il mezzo di elaborazione legga dati dal registro dopo che sono trascorsi un tempo richiesto affinché una tensione di un segnale generato da un sensore aumenti in misura sufficiente come segnale analogico ed un tempo richiesto affinché il convertitore A/D converta segnali in ingresso da tutte le porte suddette in dati digitali. Come risultato, è possibile leggere un valore accurato di un segnale analogico generato da ciascuno dei sensori collegati all'unità di ingresso/uscita sotto forma di dato digitale .
La presente invenzione risulterà più evidente da uno studio accurato della descrizione dettagliata seguente di una forma di attuazione preferita con riferimento ai disegni annessi, nei quali:
la figura 1 rappresenta un semplice schema a blocchi che mostra la configurazione di un'apparecchiatura per controllò di comunicazione prevista dalla presente invenzione;
la figura 2 rappresenta un diagramma esplicativo che mostra più in dettaglio una unità di ingresso/uscita utilizzata nell'apparecchiatura di comunicazione illustrata nella figura 1;
la figura 3 rappresenta un diagramma che mostra il formato di una trama dati;
la figura 4 rappresenta uno schema a blocchi che mostra componenti principali che fanno parte di un'altra forma di attuazione che realizza l'apparecchiatura per controllo di comunicazione prevista dalla presente invenzione; e
la figura 5 mostra diagrammi temporali di operazioni eseguite dall'apparecchiatura per controllo di comunicazione prevista dalla presente invenzione ed illustrata nella figura 4.
La figura 1 rappresenta un semplice schema a blocchi che mostra la configurazione di una apparecchiatura per controllo di comunicazione prevista dalla presente invenzione.
Come illustrato nella figura, l'apparecchiatura per controllo di comunicazione comprende una unità di ingresso/uscita 2,una unità di controllo centrale 3, e linee di ingresso/uscita Al, B1 e B2 che collegano l'unità di ingresso/uscita 2 all'unità di controllo centrale 3. Le linee di ingresso/uscita Al,,,Bl e B2 sono utilizzate per trasmettere dati scambiati tra l'unità di ingresso/uscita 2 e l'unità di controllo centrale 3. L'unità di controllo centrale 3 esegue una elaborazione per effettuare un controllo di carico in base a dati ricevuti attraverso le linee di ingresso/uscita Al, Bl e B2.Un interruttore di azionamento 4 nonché sensori 8 e 9 sono collegati al lato di ingresso dell'unità di ingresso/uscita 2. D'altra parte, carichi quali un attuatore sono collegati al lato di uscita dell'unità di ingresso/uscita 2.
Ciascuna delle linee di ingresso/uscita Bl e B2 è una linea di trasmissione per trasmettere dati digitali, mentre la linea di ingresso/uscita Al è una linea di trasmissione per trasmettere un segnale analogico .
Quando viene trasmesso un segnale analogico, dati indicativi di un canale del segnale analogico sono trasmessi attraverso la linea di trasmissione Bl utilizzata per la trasmissione di dati digitali.
Un carico può essere costituito da un motore 5 come illustrato nella figura 1, da una bobina di solenoide di una valvola elettromagnetica o da una spia di segnalazione.
La linea di ingresso/uscita B1 è utilizzata per trasmettere dati dall'unità di ingresso/uscita 2 all'unità di controllo centrale 3 e per trasmettere una segnalazione di ricezione dei dati da parte dell'unità di controllo centrale 3 dall'unità di controllo centrale 3 all'unità di ingresso/uscita 2. Nello steso modo, la linea di ingresso/uscita B2 è utilizzata anche per trasmettere dati dall'unità di controllo centrale 3 all'unità di ingresso/uscita 2 e per trasmettere una segnalazione di ricezione dei dati da parte dell'unità di ingresso/uscita 2 dall'unità di ingresso/uscita 2 all'unità di controllo centrale 3.
Poiché sono previste le linee di ingresso/uscita B1 e B2, è possibile evitare un conflitto di dati trasmessi dall'unità di ingresso/uscita 2 all'unità di controllo centrale 3 con dati trasmessi dall'unità di controllo centrale 3 all'unità di ingresso/uscita 2. Inoltre, è.anche possibile evitare un conflitto di dati trasmessi e di una segnalazione di ricezione dei dati trasmessi. Inoltre, mentre l'unità di controllo centrale 3 sta trasmettendo dati attraverso una delle linee di ingresso/uscita, ad esempio la linea di ingresso/uscita Bl, l'unità 3 è in grado di ricevere altri dati trasmessi ad essa attraverso l'altra linea di ingresso/uscita B2.
Nel seguito, il funzionamento dell'apparecchiatura per controllo di comunicazione è spiegato come segue .
Si supponga che l'interruttore di azionamento 4, ad esempio di un registratore a nastro a cassetta, sia chiuso. In questo caso, un segnale di rilevazione di stato indicativo dello stato di chiusura dell'interruttore di azionamento 4 è applicato ad un controllore di bus 23 utilizzato nell'unità di ingresso/uscita 2 attraverso un circuito di interfaccia 21 dell'unità di ingresso/uscita 21. Il controllore di bus 23 converte il segnale di rilevazione di stato in una trama dati determinata in precedenza ed applica la trama dati alla linea di ingresso/uscita B1 attraverso un circuito pilota di ingresso/uscita 24.
Nell'unità di controllo centrale 3, la trama dati proveniente dalla linea di ingresso/uscita B1 è ricevuta da un circuito pilota di ingresso/uscita 34 e quindi applicata ad un controllore di bus 33. Il controllore di bus 33 esegue un controllo di parità sulla trama dati in ingresso. Se non viene rilevato nessun errore di parità, il segnale di rilevazione di stato è estratto dalla trama dati e i dati per segnalare la ricezione del segnale di rilevazione di stato sono convertiti in una trama dati determinata in precedenza. Questa trama dati di segnalazione di ricezione è quindi fornita in uscita sulla linea di ingresso/uscita B1 attraverso il circuito pilota di ingresso/uscita 34.Nell'unità di ingresso/uscita 2, la trama dati di segnalazione di ricezione proveniente dalla linea di ingresso/uscita B1 è ricevuta dal circuito pilota di ingresso/uscita 24 e quindi applicata al controllore di bus 23. Il controllore di bus 23 estrae infine i dati per la segnalazione della ricezione dalla trama dati di segnalazione di ricezione per verificare il completamento della trasmissione dati.
Nello stesso tempo, un microcalcolatore 31 utilizzato nell'unità di controllo centrale 3 esegue una elaborazione per controllare un'operazione di comando del motore 5 in base al segnale di rilevazione di stato applicato ad esso dal controllore di bus 33, fornendo in uscita un segnale di controllo di comando al controllore di bus 33.
Il controllore di bus 33 converte il segnale di controllo di comando in una trama dati determinata in precedenza e fornisce in uscita la trama dati sulla linea di ingresso/uscita B2 attraverso il circuito pilota di ingresso/uscita 35.
Nell'unità di ingresso/uscita 2, la trama dati proveniente dalla linea di ingresso/uscita B2 è ricevuta dal circuito pilota di ingresso/uscita 25 e quindi applicata al controllore di bus 23. Il controllore di bus 23 esegue un controllo di parità sulla trama dati in ingresso. Se non viene rilevato nessun errore di parità, il segnale di controllo di comando è estratto dalla trama dati ed i dati per la segnalazione della ricezione del segnale di controllo di comando sono convertiti in una trama dati di segnalazione di ricezione determinata in precedenza. Questa trama dati di segnalazione di ricezione è quindi fornita in uscita sulla linea di ingresso/uscita B2 attraverso il circuito pilota di ingresso/uscita 25.
Nell'unità di controllo centrale 3, la trama dati di segnalazione di ricezione proveniente dalla linea di ingresso/uscita B2 è ricevuta dal circuito pilota di ingresso/uscita 35 e quindi applicata al controllore di bus 33. Il controllore di bus 33 estrae infine i dati per la segnalazione della ricezione dalla trama dati di segnalazione di ricezione per verificare il completamento della trasmissione dati .
Il controllore di bus 23 utilizzato nell'unità di ingresso/uscita 2 comanda quindi un circuito di comando 22 che a sua volta comanda un carico, come il motore 5, in funzione del segnale di controllo di comando .
Si supponga che il sensore 8 sia un sensore di angolo del volante ed il sensore 9 sia un sensore di temperatura. Ciascuno dei sensori 8 e 9 genera un segnale analogico. I segnali analogici generati dai sensori 8 e 9 sono applicati a commutatori 28 e 29 utilizzati in una unità di commutazione di segnali analogici 26 nell'unità di ingresso/uscita 2, rispettivamente. Nell'apparecchiatura per controllo di comunicazione illustrata nella figura 1, l'unità di commutazione di segnali analogici 26 utilizza soltanto i due commutatori 28 e 29 utilizzati nella presente. Si deve notare che l'unità di commutazione di segnali analogici 26 può comprendere tre o più commutatori .
Nel seguito è fornita una descrizione di operazioni per attivare il commutatore 28 ed applicare un segnale analogico generato dal sensore 8 collegato al commutatore 28 al convertitore A/D 32 utilizzato nell'unità di controllo centrale 3.
In primo luogo, il controllore di bus 23 utilizzato nell'unità di ingrèsso/uscita 2 genera un comando per l'unità di commutazione di segnali analogici 26 aprendo i commutatori 28 e 29, disponendo i commutatori 28 e 29 in una condizione di apertura.Quindi, il controllore di bus 23 fornisce in uscita dati che indicano che il commutatore 28 è stato chiuso e dati che indicano il tipo del sensore 8 collegato al commutatore 28 sulla linea di ingresso/uscita B1, una delle linee di trasmissione per trasmettere dati digitali, attraverso il circuito pilota di ingresso/uscita 24.
Il controllore di bus 33 utilizzato nell'unità di controllo centrale 3 riceve i dati dalla linea di ingresso/uscita Bl attraverso il circuito pilota di ingresso/uscita 34 e, dopo avere portato i commutatori 38 e 39 in una condizione di apertura, chiude il commutatore 38 che funge da controparte del commutatore 28.
Dopo la chiusura del commutatore 38, il controllore di bus 33 fornisce in uscita una segnalazione della ricezione dei dati che indica che il commutatore 28 è stato chiuso sulla linea di ingresso/uscita B2, l'altra linea di trasmissione per trasmettere dati digitali, attraverso il circuito pilota di ingresso/uscita 35.
Il controllore di bus 23 utilizzato nell'unità di ingresso/uscita 2 riceve la segnalazione della ricezione dei dati che indicano che il commutatore 28 è stato chiuso dalla linea di ingresso/uscita B2 attraverso il circuito pilota di ingresso/uscita 25 e dispone il commutatore 28 in una condizione di chiusura, terminando l'operazione di trasmissione dei dati che indicano che il commutatore 28 è stato chiuso .
Con l'interruttore 28 disposto in una condizione di chiusura, un segnale analogico generato dal sensore 8 è applicato al convertitore A/D 32 attraverso un percorso comprendente il commutatore 28 utilizzato nell'unità di ingresso/uscita 2, la linea di ingresso/uscita Al per trasmettere dati analogici ed il commutatore 38 utilizzato nell'unità di controllo centrale 3.
Le stesse operazioni sono eseguite quando il commutatore 29 utilizzato nell'unità di ingresso/uscita 2 è chiuso.
Si deve notare che il controllore di bus 23 utilizzato nell'unità di ingresso/uscita 2 dispone in modo alternato i commutatori 28 e 29 in una condizione di chiusura ad intervalli predeterminati.
I dati digitali risultanti dalla conversione A/D che rappresentano un angolo del volante o una temperatura rilevata sono utilizzati come base dal microcalcolatore 31 per eseguire una elaborazione per effettuare vari tipi di controlli.L'unità di controllo centrale 3 trasmette quindi dati per un controllo di carico all'unità di ingresso/uscita 2 attraverso la linea di ingresso/uscita B2.
Quando un segnale analogico viene trasmesso attraverso la linea di ingresso/uscita Al, dati che indicano il tipo di un sensore che genera il segnale analogico sono trasmessi attraverso la linea di ingresso/uscita B1 per la trasmissione di dati digitali. Così, non è necessario distribuire fisicamente convertitori A/D 32 tra le unità di ingresso. Come risultato, è necessario semplicemente convertire un segnale analogico trasmesso attraverso la linea di ingresso/uscita Al dedicata alla trasmissione di segnali analogici in dati digitali nell'unità di controllo centrale 3 e memorizzare i dati digitali in una memoria del microcalcolatore 31 che funge da mezzo di controllo mediante associazione dei dati digitali con il tipo del sensore, permettendo che l'apparecchiatura per controllo di comunicazione sia resa compatta riducendone il costo. Inoltre, quando viene aggiunto un nuovo sensore che genera un segnale analogico, l'operazione di installazione di un nuovo convertitore A/D per il sensore non è più richiesta. La figura 2 rappresenta un diagramma esplicativo che mostra più in dettaglio l'unità di ingresso/uscita 2. Si deve notare-che la figura mostra principalmente il controllore di bus 23 ed il circuito pilota di ingresso/uscita 24.Realizzato nella stessa configurazione del circuito pilota di ingresso/uscita 24, il circuito pilota di ingresso/uscita 25 non è rappresentato nella figura.
Come illustrato nella figura, il controllore di bus 23 comprende un circuito di conversione di trama dati 6h, un circuito AND 6a, un circuito OR 6r, un circuito NOT 6n e quattro buffer a tre stati 6x, 6y, 6z e 6w.
Quattro linee di segnale di uscita dei quattro buffer a tre stati 6x, 6y, 6z e 6w sono collegate alle basi di quattro transistori Ql, Q2, Q3 e Q4 utilizzati nel circuito pilota di ingresso/uscita 24, rispettivamente. Il circuito pilota di ingresso/uscita 24 è un circuito di comando a totem.( "totem-pole" nella letteratura tecnica anglosassone) in cui, quando i transistori Ql e Q4 sono resi conduttori, i transistori Q2 e Q3 sono resi non conduttori. Quando i transistori Ql e Q4 sono resi non conduttori, d'altra parte, i transistori Q2 e Q3 sono resi conduttoLa linea di ingresso/uscita B1 è in realtà realizzata tramite una coppia di conduttori. Uno dei conduttori è collegato ad un punto di giunzione tra i transitori Q1 e Q2 e ad un terminale di ingresso di un comparatore CP attraverso un resistore.D'altra parte, l'altro conduttore è collegato ad un punto di giunzione tra i transistori Q3 e Q4 e ad un terminale di ingresso - del comparatore CP attraverso un resistore. Un segnale fornito in uscita dal conparatore CP è applicato al circuito di conversione di trama dati 6h utilizzato nel controllore di bus 23.
Il circuito di conversione di trama dati 6h converte un segnale proveniente dal circuito di interfaccia 21, quale un segnale di rilevazione di stato, in una trama dati determinata in precedenza e fornisce in uscita la trama dati attraverso un terminale 0UT1. A questo punto, un terminale ILD1 del circuito di conversione di trama dati 6h si trova ad un livello L.
Il circuito di conversione di trama dati 6h riceve una trama dati dal comparatore CP attraverso un terminale INI, eseguendo un controllo di parità sulla trama dati in ingresso. Quindi, dati per la segnalazione della ricezione della trama dati sono estratti dalla trama dati.
Inoltre, il circuito di conversione di trama dati 6h fornisce un segnale di selezione ad intervalli predeterminati da un suo terminale EN al decodificatore 27 utilizzato nell'unità di commutazione di segnali analogici 26.
La figura 3 rappresenta un diagramma esplicativo che mostra il formato di una trama dati creata nei controllori di bus 23 e 33 e trasmessa attraverso le linee di ingresso/uscita B1 e B2. Come illustrato nella figura, la trama dati è composta da 16 bit. Un bit di inizio in testa alla trama dati ha una lunghezza di un bit ed è sempre impostato ad un livello L.
Un bit di indirizzo dati che segue il bit di inizio ha anche la lunghezza di un bit. Un bit di indirizzo dati impostato ad un livello L indica una trama dati che deve essere applicata ad una porta di livello superiore.D'altra parte, un bit di indirizzo dati impostato ad un livello H indica una trama dati che deve essere applicata ad una porta di livello inferiore .
Un bit di indirizzo di funzione che segue il bit di indirizzo dati ha anch'esso la lunghezza di un bit. Un bit di indirizzo di funzione impostato ad un livello L indica una trama dati associata con un segnale analogico.D'altra parte,un bit di indirizzo di funzione impostato ad un livello H indica una trama dati per dati digitali. Ossia quando vengono trasmessi dati che indicano un canale di un segnale analogico, il bit di indirizzo di funzione è impostato ad un livello L. In casi diversi dalla trasmissione di dati che indicano un canale di un segnale analogico, il bit di indirizzo di funzione è impostato ad un livello H.
Un'area dati che segue il bit di indirizzo di funzione ha una lunghezza di 8 bit. L'area dati è utilizzata per registrare dati che rappresentano un segnale di rilevazione di stato o un segnale di controllo di comando. In altre parole, i dati estratti dall'area dati rappresentano un segnale di rilevazione di stato o un segnale di controllo di comando.
I controllori di bus 23 e 33 ricevono dati in parallelo ed applicano i dati ad un registro a scorrimento per la loro conversione in dati seriali. I dati seriali possono quindi essere memorizzati nell'area dati.
Un bit di parità che segue l'area dati ha la lunghezza di un bit. Il valore del bit di parità rappresenta la parità del resto della trama dati, dal bit di indirizzo dati all'area dati.
Un bit di fine che segue il bit di parità ha anch'esso la lunghezza di un bit. Il bit di fine è sempre impostato ad un livello H.
Bit di segnalazione di ricezione che seguono il bit di fine hanno la lunghezza di due bit. I bit di segnalazione di ricezione sono utilizzati per memorizzare dati per segnalare la ricezione. In altre parole, dati estratti dai bit di segnalazione di ricezione rappresentano una segnalazione di ricezione di dati trasmessi. In realtà, tuttavia, soltanto uno dei bit di segnalazione di ricezione è utilizzato per indicare la validità della ricezione. Più in dettaglio, un livello L di questo bit indica che una trama dati è stata ricevuta dal controllore di bus della controparte nella comunicazione senza errori o che la trama dati ricevuta è valida. D'altra parte, un livello H di questo bit indica che una trama dati è stata ricevuta dal controllore di bus della controparte nella comunicazione con la rilevazione di un errore o che la trama dati ricevuta non è valida.
Un bit finale che segue i bit di segnalazione di ricezione ha anch'esso la lunghezza di un bit. Sempre impostato ad un livello H, il bit finale è l'ultimo bit della trama dati.
Si deve notare che il circuito di conversione di trama dati 6h illustrato nella figura 2 può anche essere costituito da circuiti logici (hardware).
Il controllore di bus 23 comprende inoltre un terminale 0UT2, un terminale ILD2 ed un terminale IN2 che hanno funzioni simili al terminale 0UT1, ad un terminale IDL1 e ad un terminale INI precedentemente descritti, rispettivamente. Inoltre, il controllore di bus 23 comprende anche un circuito AND 7a, un circuito OR 7r, un circuito NOT 7n e quattro buffer a tre stati 7x, 7y, 7z e 7w che hanno le stesse funzioni del circuito AND 6a, del circuito OR 6r, del circuito NOT 6n e dei quattro buffer a tre stati 6x, 6y, 6z e 6w precedentemente descritti, rispettivamente. Il terminale IN2 e le uscite dei buffer a tre stati 7x, 7y, 7z e 7w sono collegati al circuito pilota di ingresso/uscita 25 che ha la stesa configurazione del circuito pilota di ingresso/uscita 24 come il terminale INI e le uscite dei buffer a tre stati 6x, 6y, 6z e 6w sono collegati al circuito pilota di ingresso/uscita 24.
Il controllore di bus 33 utilizzato nell'unità di controllo centrale 3 può essere realizzato con la stessa configurazione del controllore di bus 23 dell'unità di ingresso/uscita illustrata nella figura 2.
La figura 4 rappresenta uno schema a blocchi che mostra componenti principali che compongono un'altra forma di attuazione che realizza l'apparecchiatura per controllo di comunicazione prevista dalla presente invenzione.
Come illustrato nella figura, l'apparecchiatura per controllo di comunicazione 40 comprende tre unità di ingresso/uscita 41, 42 e 43, una unità di controllo centrale 50 ed un unico bus digitale 61 utilizzato quale linea di trasmissione duplex per trasmettere dati digitali nelle due direzioni nonché un unico bus analogico 62 utilizzato quale linea di trasmissione per trasmettere dati analogici.
Si deve notare che le unità di ingresso/uscita 41, 42 e 43 sono collegate al bus digitale 61 attraverso terminali DI, D2 e D3, rispettivamente. Nello stesso modo, le unità di ingresso/uscita 41, 42 e 43 sono collegate al bus analogico 62 attraverso terminali AX1, AX2 ed AX3, rispettivamente.
Ciascuna delle unità di ingresso/uscita 41, 42 e 43 comprende una unità di commutazione di segnali analogici 44, un decodificatore 45 ed un IC di comunicazione 46. Composta da commutatori per otto canali, l'unità di commutazione di segnali analogici 44 chiude uno dei commutatori degli otto canali identificato da un codice fornito ad essa dal decodificatore 45.
D'altra parte, i terminali di ingresso da 00 a 70 del commutatore analogico 44 utilizzato nell'unità di ingresso/uscita 41 sono collegati ad una varietà di sensori da SIO ad S17, rispettivamente. Un segnale analogico generato da uno dei sensori collegato ad un commutatore chiuso dell'unità di commutazione di segnali analogici 44 è trasmesso all'unità di controllo centrale 50 attraverso il terminale AX1, il bus analogico 62 ed un terminale A0 sull'unità di controllo centrale 50.
Si deve notare che ciascuno dei sensori da S10 ad S17 è un sensore che presenta una variazione graduale dell'uscita con il trascorrere del tempo. Esempi dei sensori da S10 ad S17 sono un sensore di temperatura dell'acqua, un sensore di pressione atmosferica ed un sensore di temperatura dell'aria di aspirazione .
L'IC di comunicazione 46 riceve un codice che identifica un canale trasmesso dall'unità di controllo centrale 50 attraverso un terminale DO sull'unità di controllo centrale 50, il bus digitale 61 ed il terminale D1, fornendo il codice al decodificatore 45. L'IC di comunicazione 46 fornisce anche in uscita dati che indicano che un segnale di sensore è pronto per essere letto sul bus digitale 61.
Si deve notare che le unità di ingresso/uscita 42 e 43 sono uguali alle unità di ingresso/uscita 41 tranne per il fatto che i terminali di ingresso da 00 a 70 dell'unità di commutazione di segnali analogici 44 sono collegati a diversi sensori da S20 ad S27 nel caso dell'unità di terminali di ingresso/uscita 42 ed a sensori ancora differenti da S30 ad S37 nel caso dell'unità di terminali di ingresso/uscita 43.
L'unità di controllo centrale 50 comprende un convertitore A/D 51 collegato al bus analogico 62 per trasmettere dati analogici, una unità di registri 52 per memorizzare dati digitali risultanti dalla conversione analogico-digitale mediante il convertitore A/D 51, una CPU 53 per elaborare dati digitali letti dall'unità di registri 52, una unità RAM 54 ed un IC di comunicazione 55.
Il convertitore A/D 51 ha tipicamente sei porte di ingresso da A/DO ad A/D5, ciascuna prevista per un canale. Le porte di ingresso da A/DO ad A/D4 sono collegate a sensori da SMI ad SM5, rispettivamente. Ciascuno dei sensori da SMI ad SM5 è un sensore che presenta una variazione rapida con il trascorrere del tempo, o un sensore utilizzato in una elaborazione ad alta velocità, come accensione e FI ("fuel injection" - iniezione di combustibile). E' la porta di ingresso A/D5 che collega il convertitore A/D 51 al bus analogico 62 attraverso il terminale A0.-Esempi dei sensori da SMI ad SM5 sono un potenziometro di dati ABS, un sensore della valvola del gas ed un sensore di detonazione che sono utilizzati in una elaborazione ad alta velocità. Segnali analogici generati dai sensori da SMI ad SM5 sono applicati al convertitore A/D 51.
Il convertitore A/D 51 converte segnali analogici applicati sulle porte di ingresso da A/DO ad A/D5 in dati digitali, un segnale dopo l'altro, analizzando in sequènza le porte di ingresso da A/DO ad A/D5, e memorizza i dati digitali nell'unità di registri 52.
L'unità di registri 52 comprende registri da RI ad R6 per memorizzare temporaneamente i dati digitali risultanti dalla conversione analogico-digitale dei segnali analogici applicati sulle porte di ingresso da A/DO ad A/D5. I dati digitali memorizzati nell'unità di registri 52 sono applicati alla CPU 53 per essere memorizzati nell'unità RAM 54 o per essere elaborati dalla CPU 53. La CPU 53 esegue un controllo del funzionamento complessivo dell'apparecchiatura per controllo di comunicazione 40 in base ad un programma previsto in precedenza.
L'IC di comunicazione 55 trasmette un codice che identifica un canale dell'unità di commutazione 44 a ciascuna delle unità di ingresso/uscita 41, 42 e 43 attraverso il bus digitale 61 e riceve dati che indicano che un segnale di sensore è pronto per essere letto dalle unità di ingresso/uscita 41, 42 e 43. I dati che indicano che un segnale di sensore può essere letto dalle unità di ingresso/uscita 41, 42 e 43 è trasferito alla CPU 53 che legge quindi i dati digitali del segnale di sensore temporaneamente memorizzati nell'unità di registri 52 ed elabora i dati digitali o memorizza i dati digitali nell'unità RAM 54.
Nel seguito, la comunicazione tra l'unità di controllo centrale 50 e le unità di ingresso/uscita 41 e 42 è spiegata con riferimento alla figura 5, che mostra diagrammi temporali di operazioni eseguite dall'apparecchiatura per controllo di comunicazione 40 prevista dalla presente invenzione. Più in particolare, i diagrammi temporali riportati nella figura rappresentano un'operazione eseguita dalla CPU 53 per selezionare uno dei commutatori nell'unità di commutazione di segnali analogici 44, la conversione analogico-digitale per convertire un segnale analogico generato da un sensore collegato al commutatore selezionato in dati digitali, ed un'operazione di memorizzazione dei dati digitali nell'unità di registri 52.
Si supponga che, nell'esempio illustrato nella figura 5, la CPU 53 utilizzata nell'unità di controllo centrale 50 fornisca in uscita dati digitali sotto forma di un comando che richiede l'introduzione di dati dal sensore S13 collegato all'unità di ingresso/uscita 41. In questo caso, l'IC di comunicazione 55 converte il comando di richiesta dati in un codice che identifica uno dei commutatori nell'unità di commutazione di segnali analogici 44 che è collegato al sensore S13 e trasmette i dati digitali rappresentativi del codice all'unità di ingresso/uscita 41 attraverso il bus digitale 61.
L'IC di comunicazione 46 utilizzato nell'unità di ingresso/uscita 41 riceve il codice dal bus digitale 61, azionando l'unità di commutazione di segnali analogici 34 per selezionare uno dei suoi commutatori per il canale #3 del sensore S13 attraverso il decodificatore 45. Si deve notare che il canale #3 è indicato dal simbolo Nch nella figura 5.
Poiché il commutatore per il canale #3 è collegato al sensore S13, nel momento in cui l'unità di commutazione di segnali analogici 44 seleziona il commutatore, un segnale analogico generato dal sensore S13 è applicato immediatamente alla porta di ingresso A/D5 del convertitore A/D 51 attraverso il bus analogico 62.
L'IC di comunicazione 46 trasmette quindi dati che indicano che un segnale analogico generato dal sensore S13 può essere applicato all'IC di comunicazione 55 dopo che sono trascorsi un tempo richiesto affinché la tensione del segnale analogico aumenti in misura sufficiente come segnale analogico ed un tempo richiesto affinché il convertitore A/D 51 converta segnali in ingresso da tutte le porte di ingresso da A/DO a A/D5 in dati digitali in un giro di scansione.
L'IC di comunicazione 55 trasferisce i dati che indicano che un segnale analogico generato dal sensore S13 può essere applicato alla CPU 53. Ricevendo i dati, la CPU 53 fa sì che il convertitore AD 51 converta il segnale analogico applicato sulla porta di ingresso A/D5 dal sensore S13 in dati digitali e fa sì che l'unità di registri 52 memorizzi i dati digitali nel suo registro R6.
Come risultato, poiché sono trascorsi un tempo richiesto affinché la tensione del segnale digitale aumenti in misura sufficiente come segnale analogico ed un tempo richiesto affinché il convertitore A/D 51 converta il segnale analogico in dati digitali almeno una volta dopo la selezione del canale prima che la CPU 53 legga il risultato della conversione, il segnale analogico può essere rilevato con un elevato grado di precisione.
Come precedentemente descritto, nell'apparecchiatura per controllo di comunicazione prevista dalla presente invenzione, poiché una unità di ingresso/uscita trasmette dati che indicano che un segnale analogico generato da un sensore può essere letto dall'unità di registri nell'unità di controllo centrale dopo che sono trascorsi un tempo richiesto affinché la tensione del segnale analogico aumenti in misura sufficiente come segnale analogico ed un tempo richiesto affinché il convertitore A/D converta segnali in ingresso da tutte le porte di ingresso in dati digitali, è possibile leggere sotto forma di segnale digitale un valore accurato di un segnale analogico generato da uno qualsiasi dei sensori collegato ad una qualsiasi delle unità di ingresso/uscita.
L'apparecchiatura per controllo di comunicazione prevista dalla presente invenzione può essere montata su un veicolo ed utilizzata come apparecchiatura per controllo di comunicazione per il veicolo. In questo caso, quale tensione di alimentazione Vc applicata all'apparecchiatura per controllo di comunicazione, è possibile utilizzare la tensione della batteria del veicolo .
Inoltre, le forme di attuazione descritte non sono nuli'altro che esempi di una realizzazione della presente invenzione, che non devono perciò essere intesi in senso limitativo.Ossia, è superfluo ricordare che l'ambito della presente invenzione non è limitato alle forme di attuazione.
Secondo la presente invenzione, quando un segnale analogico è trasmesso dall'unità di ingresso/uscita all'unità di controllo centrale attraverso una linea di ingresso/uscita dedicata alla trasmissione di segnali analogici, dati che indicano un canale del segnale analogico sono anche trasmessi dall'unità di ingresso/uscita all'unità di controllo centrale attraverso un'altra linea di ingresso/uscita dedicata alla trasmissione di dati digitali. Così, non è necessario distribuire fisicamente convertitoriA/D tra le unità di ingresso. Come risultato, è soltanto necessario convertire un segnale analogico trasmesso attraverso la linea di ingresso/uscita dedicata alla trasmissione di segnali analogici in dati digitali nell'unità di controllo centrale, permettendo che l'apparecchiatura per controllo di comunicazione sia resa compatta riducendone il costo..Inoltre, quando si aggiunge un nuovo sensore che genera un segnale analogico, non è più richiesta l'operazione di installazione di un nuovo convertitore A/D per il sensore.
Inoltre, secondo la presente invenzione, è possibile evitare un conflitto di dati trasmessi dall'unità di ingresso/uscita all'unità di controllo centrale con dati trasmessi dall'unità di controllo centrale all'unità di ingresso/uscita. Inoltre, è anche possibile evitare un conflitto di dati trasmessi e di una segnalazione di ricezione dei dati trasmessi. Inoltre,mentre l'unità di controllo centrale sta trasmettendo dati attraverso una delle linee di ingresso/uscita, l'unità di controllo centrale è in grado di ricevere altri dati trasmessi ad essa attraverso un'altra delle linee di ingresso/uscita.
Inoltre, secondo la presente invenzione, un segnale per permettere che un mezzo di elaborazione utilizzato in una unità di controllo centrale legga dati da un registro non viene trasmesso all'unità di controllo centrale finché non sono trascorsi un tempo richiesto affinché la tensione di un segnale di sensore aumenti in misura sufficiente come segnale analogico ed un tempo richiesto affinché un convertitore A/D utilizzato nell'unità di controllo centrale converta segnali in ingresso da tutte le sue porte di ingresso in dati digitali, ed è possibile leggere sotto forma di segnale digitale un valore accurato di un segnale analogico generato da un qualsiasi sensore collegato ad una unità di ingresso/uscita.
Claims (4)
- RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per controllo di comunicazione comprendente : linee di ingresso/uscita per collegare una unità di ingresso/uscita ed una unità di controllo centrale l'una all'altra; l'unità di controllo centrale suddetta utilizzata per eseguire una elaborazione di controllo di carico in base a dati di ingresso provenienti dalle linee di ingresso/uscita suddette e dotata di un mezzo di conversione A/D; e l'unità di ingresso/uscita suddetta, in cui un lato di ingresso dell'unità di ingresso/uscita suddetta è collegato ad una molteplicità di sensori ed un lato di uscita dell'unità di ingresso/uscita suddetta è collegato a carichi, quali attuatori; in cui l'apparecchiatura per controllo di comunicazione suddetta è caratterizzata dal fatto che: le linee di ingresso/uscita suddette comprendono una linea di trasmissione per trasmettere dati digitali ed una linea di trasmissione per trasmettere dati analogici; l'unità di ingresso/uscita suddetta è provvista di un mezzo di controllo di bus per trasmettere dati specifici che indicano un tipo di sensore di dati analogici attraverso la linea di trasmissione suddetta per trasmettere dati digitali durante la ,trasmissione dei dati analogici suddetti; e l'unità di controllo centrale suddetta è provvista di un mezzo di controllo per memorizzare dati analogici ricevuti mediante associazione dei dati analogici suddetti con un tipo di sensore dei dati analogici suddetti.
- 2. Apparecchiatura per controllo di comunicazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che : l'unità di ingresso/uscita suddetta è provvista di commutatori interni per commutare elementi di dati analogici generati dalla stessa molteplicità di sensori da un elemento ad un altro, in cui un lato di uscita dei commutatori interni suddetti è collegato alla linea di trasmissione suddetta per trasmettere dati analogici; e i dati specifici suddetti che indicano un tipo di sensore di dati analogici sono costituiti da informazioni che identificano un canale di uno dei commutatori interni suddetti.
- 3 . Apparecchiatura per controllo di comunicazione secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzata dal fatto che la linea di trasmissione suddetta per trasmettere dati digitali è una linea di trasmissione duplex per scambiare dati nonché segnalazioni di ricezione dei dati suddetti tra l'unità di ingresso/uscita suddetta e l'unità di controllo centrale suddetta.
- 4. Apparecchiatura per controllo di comunicazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il mezzo di controllo suddetto comprende: un convertitore A/D collegato alla linea di trasmissione suddetta per trasmettere dati analogici; un registro per memorizzare dati digitali risultanti dalla conversione mediante il convertitore A/D suddetto; e un mezzo di elaborazione per elaborare dati digitali letti dal registro suddetto; in cui: il convertitore A/D suddetto è utilizzato per convertire in sequenza segnali analogici in ingresso provenienti da porte, un segnale dopo l'altro, in dati digitali; e all'attivazione di uno dei commutatori interni suddetti in accordo con una richiesta generata dall'unità di controllo centrale suddetta, l'unità di ingresso/uscita suddetta trasmette un segnale per permettere che il mezzo di elaborazione suddetto legga dati dal registro suddetto dopo che sono trascorsi un tempo richiesto affinché una tensione di un segnale in ingresso aumenti in misura sufficiente come segnale analogico ed un tempo richiesto affinchè il convertitore A/D suddetto converta segnali analogici in ingresso da tutte le porte suddette in dati digitali .
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