WO2010076051A1 - Vorrichtung und verfahren zur zeitkalibrierung zwischen sende-/empfangsbausteinen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur zeitkalibrierung zwischen sende-/empfangsbausteinen Download PDF

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transmitting
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signal sequence
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Thomas Treptow
Bjoern Herder
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to the signal transmission between two transmitting / receiving modules, in particular the temporal calibration of the transmitted signals.
  • the invention relates to the transmission of data, in particular sensor data, addresses or commands.
  • the invention relates to a transmitting / receiving circuit by means of which the method is executable and a use of the transmitting / receiving circuit in an ultrasonic measuring path.
  • the data transmission between a first transmitting / receiving module, such as a control unit and sensors connected thereto as further transmitting / receiving blocks is performed by time-analog and discrete-value signals.
  • a high degree of accuracy of the reference clock is required in signal generation as well as signal evaluation. This applies both to sending blocks and to the transmission channel with data interfaces. For this purpose, the time information contained in the signal must be received and evaluated as error-free as possible.
  • Block is used as reference clock for a sending block.
  • the reference clock is processed in such a way that the transmitted signal is synchronous with the internal clock of the receiver module.
  • Components with larger tolerances can have a negative influence on the measurement accuracy during signal transmission.
  • An object of the invention is to specify a method for time signal calibration between a first transmitting / receiving module and at least one second transmitting / receiving module that works sufficiently well even with a relatively inaccurate basic clock.
  • the object can be achieved by the method according to claim 1.
  • the method allows temporal signal calibration between a first transmitting / receiving module (SG), such as a control unit and at least one second transmitting / receiving module, such as an ultrasonic sensor, the first and the second transmitting / receiving module via at least one bidirectional
  • the first transmit / receive block (SG) provides an externally or internally generated first time unit (tSG) and the second transmit / receive block (Sen) an internal clock signal (ts en ) ready.
  • tSG first time unit
  • ts en second transmit / receive block
  • the first send / receive block determines the internal basic clock of the second send / receive block (step a) to d)) and corrects the receiving data for further signal processing (after step e)).
  • the first transmitting / receiving module determines all edge steepnesses V 1 , y 2 , Z 1 and z 2 relevant for the data transmission and compensates them in a suitable manner, for example in the subclaims.
  • the method can be described cursorily as follows:
  • the first send / receive block sends a defined signal sequence with a defined duration.
  • the second send / receive block responds again with a defined response signal sequence with a defined duration.
  • the first send / receive block evaluates temporal characteristics of the received messages and derives corrections. For the corrections, it is unimportant to some extent how accurate the external or internal clock of the first send / receive block is, since the calibration only uses a scaling for the second send / receive block. This also applies if a plurality of second transmitting / receiving blocks is connected to the first transmitting / receiving block via at least one data interface.
  • the time base of the first transmitting / receiving module can be used in particular when using the method in the ultrasonic measurement.
  • circuits can be realized with two transmit / receive blocks relatively inaccurate basic clocks.
  • expensive components are saved in the second transmitting / receiving blocks, which nevertheless meet high demands on the accuracy of the data transmission.
  • expensive components in the first and second transmission are saved in the first and second transmission
  • parameter values of the second send / receive block for example defined multiples of an internal time unit (clock), are disclosed to the first send / receive block.
  • the parameter values can be stored in a memory of the first send / receive block.
  • t 2 s G to t 5SG are measured times
  • z is the time offset at step b
  • y is the time offset at step d).
  • Z Z 1 -Z 2
  • the time offset relates to the rising or falling edge, and is preferably defined as the time between the start of the signal (break point) until a threshold value is reached on the falling or rising edge.
  • the method can be developed in that the length of a message of the transmitted signal sequence by means of the correction factors using
  • the method can be developed by the time offset and the length of a message of the response signal sequence by means of
  • ' ⁇ Sen is determined, where t SG _ rece ⁇ ve2 and t SG _ rece ⁇ ve3 times determined by the first transmission / reception block .
  • the object can be further solved by the method according to claim 7.
  • the method allows temporal signal calibration between a first
  • Transceiver module such as a controller and at least one second transmitter / receiver module, such as an ultrasonic sensor, wherein the first and the second transceiver module can be connected to each other via at least one data interface.
  • the second send / receive block (Sen) provides an internal clock signal (t Sen ).
  • the following method steps are used: a) transmission of a defined signal sequence (m * t Sen , n * t Sen ) from the second send / receive block (Sen) to the first send / receive block (SG); b) receiving the signal sequence (m * t Se n, n * t Se n) and measuring temporal characteristics (t 4 _ S G, t 5 SG;) of the signal sequence (m * t Sen , n * t Sen ) by the first Send / receive block (SG) and finally c) determination of temporal correction factors (t Sen , y) -
  • the correction factors ts en and y can be determined.
  • a signal sequence of the first transmission / reception block (SG) is not required.
  • the signal sequence can be sent after a power-on reset of the second send / receive block (Sen).
  • a transmitting / receiving circuit for carrying out the method which has a first transmitting / receiving block and at least one second transmitting / receiving block.
  • the first transmission / reception block a Control unit with a memory and / or the second transmitting / receiving module to be a sensor module, in particular an electro-acoustic converter.
  • At least one of the send / receive blocks can be realized as a logic / memory block in the mentioned send / receive circuit.
  • At least one data interface is arranged between the first and the second transmission / reception module.
  • the data interface can be used for external measurements of the transmitted signal sequences and should therefore be accessible accordingly.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a preferred embodiment of a transmitting / receiving circuit
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a further preferred embodiment of a transmission
  • FIG. 4 is a graphical representation of a signal sequence adjacent to a data interface of FIG. 1,
  • FIG. 5 is a graphical representation of another signal sequence adjacent to a data interface according to FIG. 1, and
  • FIG. 6 is a graphical representation of another signal sequence adjacent to the data interface of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a graphical representation of a signal sequence for determining the correction factors t Se n and y.
  • 8 shows a graphic representation of a further signal sequence for determining the correction factors t Sen and y.
  • Fig. 1 shows a first transmitting / receiving circuit suitable for carrying out the method for temporal signal calibration mentioned in claim 1.
  • the circuit has a first transmitting / receiving module SG in the form of a control unit and a second transmitting / receiving module Sen in the form of an ultrasonic sensor.
  • the first and the second send / receive block are connected to one another via a bidirectional data interface (points).
  • the first transmission / reception module SG provides a first internal clock signal t S o and the second transmission / reception component Sen a second internal clock signal t Sen ready.
  • Fig. 2 shows another transmitting / receiving circuit, which is also suitable for carrying out the method mentioned in claim 1 for time signal calibration.
  • the first transmitting / receiving module SG an external clock signal t S o EXT provided by a clock CLK available. Furthermore, the first transmission / reception unit SG controls two transmission
  • FIG. 3 shows a flowchart for a calibration method, wherein the method can be carried out with the circuit shown in FIG. 1 or FIG.
  • a defined signal sequence is TI_ SG from the first transmit / receive block SG to the second transmit / receive block Sen sent in step a).
  • the signal sequence is received by the second transmission / reception block (Sen).
  • a defined response signal sequence (f * t Se n, g * ts en , m * t Se n, n * t Se n) is determined by the second transmission signal sequence.
  • step d Receive block (Sen) to the first send / receive block (SG) and in step d) received by the first transmitting / receiving block SG. Furthermore, a measurement of temporal features (t 2 _ S G, t 3 _sG, ---, ts sc, t S G_rece ⁇ ve_2, t S G_rece ⁇ ve_3) of the response signal sequence by the first transmitting / receiving module SG takes place. In step e), relevant correction factors (t Sen , x, y, z, w) are determined. In step f) and given If necessary further steps, the signals are evaluated and fed to a further signal processing.
  • FIG. 4 shows, by way of example and schematically, a first signal sequence, as it can be applied to a data interface according to FIG.
  • a control unit transmits a signal with a defined duration t S G as the first transmission / reception component Transmit / receive block Sen, approximately in the form of an ultrasonic sensor with internal clock (Fig. 1 or Fig. 2), the beginning of this signal by the time Z 1 and the signal end by the time z 2 time-offset.
  • the sensor Sen responds to this signal with a defined response signal sequence.
  • the first message of this response signal sequence starts after a defined duration f * t Sen and lasts m * t Sen -
  • the second message of this response signal sequence begins after a defined duration g * t Sen after the end of the message sent by the control device SG to the sensor Sen ,
  • the second message ends after a defined time n * t Sen after the beginning of the first sensor message.
  • the parameters f, g, m and n are defined multiples of a sensor-internal time unit.
  • the parameters are stored in the memory of the control unit SG or are made available to it if necessary. It can be seen that the control unit receives the beginning of the response signal sequence, in particular the sensor message offset by the time period Y 1 and the signal end offset by the time duration y 2 .
  • edge steepnesses (times y 2 , yi, Z 1 and z 2 ) 5 as well as the sensor-internal time units or basic clocks change only very slowly and are almost constant between two calibrations.
  • FIG. 5 clearly shows that the length of a message t S G_se n t_i of the transmitted signal sequence by means of the correction factors z, Z 1 and Z 2 is calculated using the formula 1 U ⁇ SG_sent_l ⁇ * Sen _ receive _ 1 ⁇ " ⁇ Z ⁇ ⁇ Z 2 ⁇ 'Sen receive _1 ⁇ " ⁇ Z is selectable such that the second transmission / reception block Sen receives a message tsen_rece ⁇ ve_i with a defined length.
  • FIG. 6 shows how the time offset x sen t 2 and the length x sen t_3 of a message 15 of the response signal sequence by means of the formulas
  • FIG. 7 shows, by way of example and schematically, a signal sequence for determining the correction factors ts en and y.
  • Sensor Sen sends a signal with a defined signal sequence.
  • the first message of this sequence of signals lasts m * t Sen -
  • the second message starts after the first message has ended and ends after a defined time
  • Time unit The parameters are stored in the memory of the control unit SG or are made available to this if necessary. Once again, it can be seen that the control unit receives the beginning of the response signal sequence, in particular the sensor message offset by the time period y ⁇ and the signal end offset by the time duration y 2 .
  • FIG. 8 shows, by way of example and schematically, an alternative signal sequence for determining the correction factors t Sen and y.
  • the second message of the signal sequence ends here after a defined time n * t Sen after the beginning of the first sensor message.
  • the calculation of the correction factors t Sen and y takes place by means of the formulas given in FIG.

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Abstract

Offenbart wird ein Verfahren zur zeitlichen Signalkalibrierung zwischen einem ersten Sende-/Empfangsbaustein (SG) und mindestens einem zweiten Sende- /Empfangsbaustein (Sen), dass einen Grundtakt des zweiten Sende- /Empfangsbausteins (Sen) ermittelt und mithilfe von Korrekturfaktoren auf geeignete Weise für die Weiterverarbeitung kompensiert.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Zeitkalibrierunq zwischen Sende- /Empfanqsbausteinen
Die Erfindung betrifft die Signalübertragung zwischen zwei Sende- /Empfangsbausteinen, insbesondere die zeitliche Kalibrierung der übertragenen Signale. Insbesondere betrifft die Erfindung die Übertragung von Daten, insbesondere Sensordaten, Adressen oder Kommandos. Ferner betrifft die Erfindung eine Sende-/Empfangsschaltung mittels der das Verfahren ausführbar ist und eine Verwendung der Sende-/Empfangsschaltung in einer Ultraschall-Messstrecke.
Stand der Technik
Die Datenübertragung zwischen einem ersten Sende-/Empfangsbaustein, etwa einem Steuergerät und daran angeschlossenen Sensoren als weitere Sende- /Empfangsbausteine erfolgt durch zeitanaloge und wertdiskrete Signale. Bei der zeitanalogen Signalübertragung ist bei der Signalerzeugung als auch bei der Signalauswertung ein hoher Grad an Genauigkeit des Referenztaktes erforder- lieh. Dies gilt sowohl für sendende Bausteine als auch für den Übertragungskanal mit Datenschnittstellen. Dazu muss die im Signal enthaltene Zeitinformation möglichst fehlerfrei empfangen und ausgewertet werden.
Aus der DE 101 38 883 ist ein Verfahren zur synchronen Signalübertragung zwi- sehen zwei Logik-/Speicherbausteinen bekannt. Das interne Taktsignal eines
Bausteins wird als Referenztakt für einen sendenden Baustein verwendet. Der Referenztakt wird derart bearbeitet, dass das gesendete Signal zum internen Takt des Empfängerbausteines synchron ist.
Zur Einhaltung von vorgeschriebenen Toleranzen werden vergleichsweise genaue Taktgeber für die Sende-/Empfangsbausteine, insbesondere aber für eine Schnittstelle benötigt, die zwischen den Bausteinen geschaltet sein kann. Anderseits ist es aus Kostenvorgaben erforderlich, einen Kompromiss zwischen der gewünschten Genauigkeit und den Bauteilstückkosten zu finden.
Bei Verwendung von vergleichsweise einfachen und daher kostengünstigen
Bauelementen mit größeren Toleranzen, etwa bei Ultraschalsensoren, kann die Messgenauigkeit bei der Signalübertragung negativ beeinflusst werden.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur zeitlichen Signalkalibrierung zwischen einem ersten Sende-/Empfangsbaustein und mindestens einem zweiten Sende-/Empfangsbaustein anzugeben, dass auch bei einem relativ ungenauen Grundtakt ausreichend gut arbeitet.
Die Aufgabe kann durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst werden. Das Verfahren erlaubt eine zeitliche Signalkalibrierung zwischen einem ersten Sende-/Empfangsbaustein (SG), etwa einem Steuergerät und mindestens einem zweiten Sende-/Empfangsbaustein, etwa einem Ultraschallsensor, wobei der ers- te und der zweite Sende-/Empfangsbaustein über mindestens eine bidirektionale
Datenschnittstelle miteinander verbunden sein können. Der erste Sende- /Empfangsbaustein (SG) stellt ein extern oder intern erzeugtes erste Zeiteinheit (tSG) und der zweite Sende-/Empfangsbaustein (Sen) ein internes Taktsignal (tsen) bereit. Es werden die folgenden Verfahrensschritte verwendet:
a) Senden einer definierten Signalfolge (ti_SGl tsG_sent_i) von dem ersten Sende-
/Empfangsbaustein (SG) zu dem zweiten Sende-/Empfangsbaustein (Sen); b) Empfangen der Signalfolge (ti_Senl tsG_receιvej) durch den zweiten Sende-/Empfangsbaustein (Sen); c) Senden einer definierten Antwortsignalfolge (f*tSen, g* tsen; m* tSen, n* tSen) von dem zweiten Sende-/Empfangsbaustein (Sen) zu dem ersten Sende-
/Empfangsbaustein (SG); d) Empfangen der Antwortsignalfolge (f*tSen, g* tSen; m* tSen, n* tsen) und Messung zeitlicher Merkmale (t2_SG, t3_sG,---, ts sc! tSG_receιve_2, tSG_receιve_3) der Antwortsignalfolge (f*tSen, g* tSen; m* tSen, n* tSen) durch den ersten Sende- /Empfangsbaustein (SG) und schließlich e) Ermittlung von zeitlichen Korrekturfaktoren (tsen, X, y, Z, W). Der erste Sende-/Empfangsbaustein ermittelt während des Betriebs den internen Grundtakt des zweiten Sende-/Empfangsbausteins (Schritt a) bis d)) und korrigiert die empfangenden Daten für die weitere Signalverarbeitung (nach Schritt e)). Insbesondere ermittelt der erste Sende-/Empfangsbaustein alle für die Datenübertragung relevan- ten Flankensteilheiten V1, y2, Z1 und z2 und kompensiert diese auf geeignete zum Beispiel in den Unteransprüchen genannte Weise.
Mit anderen Worten lässt sich dass Verfahren kursorisch wie folgt beschreiben: Der erste Sende-/Empfangsbaustein sendet eine definierte Signalfolge mit definierter Dau- er. Der zweite Sende-/Empfangsbaustein antwortet darauf wiederum mit einer definierten Antwortsignalfolge mit definierter Dauer. Der erste Sende-/Empfangsbaustein wertet zeitliche Merkmale der empfangenen Botschaften aus und leitet daraus Korrekturen ab. Für die Korrekturen ist es im gewissen Rahmen unwichtig, wie genau der externe oder interne Taktgeber des ersten Sende-/Empfangsbaustein ist, da die Kalibrierung nur eine Skalierung für den zweiten Sende-/Empfangsbaustein benutzt. Dies gilt auch dann, wenn eine Mehrzahl von zweiten Sende-/Empfangsbausteinen mit dem ersten Sende-/Empfangsbaustein über mindestens eine Datenschnittstelle verbunden ist. Die Zeitbasis des ersten Sende-/Empfangsbaustein kann insbesondere bei Verwendung des Verfahrens bei der Ultraschallmessung genutzt werden.
Auf vorteilhafte Weise können deshalb Schaltungen mit zwei Sende- /Empfangsbausteinen relativ ungenauen Grundtakts realisiert werden. Dadurch werden teure Komponenten bei den zweiten Sende-/Empfangsbausteinen eingespart, die dennoch hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Datenübertragung genügen. Ferner werden teure Komponenten bei dem ersten und den zweiten Sende-
/Empfangsbaustein(en) eingespart, da Toleranzen im Übertragungskanal kompensiert werden.
In einer Ausführung des Verfahrens sind Parameterwerte des zweiten Sende- /Empfangsbausteins, zum Beispiel definierte Vielfache einer internen Zeiteinheit (Takt), dem ersten Sende-/Empfangsbaustein offenbart. Insbesondere können die Parameterwerte in einem Speicher des ersten Sende-/Empfangsbausteins gespeichert sein.
In einer weiteren Ausführung wird die Antwortsignalfolge (Schritt b)) mit einer ersten Botschaft mit einer ersten Zeit f*tSen nach Beginn von Schritt a) mit einer ersten Länge m* tsen und eine zweite Botschaft mit einer zweiten Zeit g*tSen nach Ende von Schritt a) mit einer zweiten Länge n* tSen nach Beginn der ersten Botschaft gesendet. Mit Hilfe der von dem ersten Sende-/Empfangsbaustein gemessenen Zeiten können alle relevanten Korrekturfaktoren ermittelt werden.
Die Korrekturfaktoren lassen sich besonders vorteilhaft unter Verwendung einer oder mehrerer der folgenden Formeln ermitteln:
Figure imgf000006_0001
5SG - t ASG
(2) y = t5SG - n * tSen = t5SG - n * - n — m
Figure imgf000006_0002
(4) z = t2SG - t3SG + (g - f) * tSen ,
Dabei sind t2sG bis t5SG gemessene Zeiten, z der Zeitversatz bei Schritt b), und y der Zeitversatz bei Schritt d). Mit y=y2-y-ι, Z=Z1-Z2 und W=Z-^y1 ist mit Zeitversatz Z1 und y-i zu Beginn und z2 und y2 zu Ende des jeweiligen Signals ermittelt. Der Zeitversatz be- zieht sich auf die ansteigende oder absteigende Flanke, und wird vorzugsweise definiert als Zeit zwischen Signalbeginn (Knickpunkt) bis zum Erreichen eines Schwellenwertes auf der abfallenden bzw. ansteigenden Flanke.
Das Verfahren kann dadurch weitergebildet sein, dass die Länge einer Botschaft der gesendeten Signalfolge mittels der Korrekturfaktoren unter Verwendung von
(*-V *SG_sent_ i ~ * Sen _ receive _ 1 ~*~ Zi ~ Z2 ~ * Sen _ receive _ 1 ~*~ Z derart wählbar ist, das der zweite Sende-/Empfangsbaustein eine Botschaft mit definierter Länge empfängt.
Das Verfahren kann dadurch weitergebildet sein, dass der Zeitversatz und die Länge einer Botschaft der Antwortsignalfolge mittels
(6) xsent 2 = tsG-—e2 ~ W unö t ιS cen I SG receiveS ~ J^
(7) je. seilt 3
'■ Sen ermittelt wird, wobei tSG_receιve2 und tSG_receιve3 vom ersten Sende-/Empfangsbaustein ermittelte Zeiten sind.
Die Aufgabe kann des weiteren durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 7 gelöst werden. Das Verfahren erlaubt eine zeitliche Signalkalibrierung zwischen einem ersten
Sende-/Empfangsbaustein (SG), etwa einem Steuergerät und mindestens einem zweiten Sende-/Empfangsbaustein, etwa einem Ultraschallsensor, wobei der erste und der zweite Sende-/Empfangsbaustein über mindestens eine Datenschnittstelle miteinander verbunden sein können. Der zweite Sende-/Empfangsbaustein (Sen) stellt ein internes Taktsignal (tSen) bereit. Es werden die folgenden Verfahrensschritte verwendet: a) Senden einer definierten Signalfolge (m* tSen, n* tSen) von dem zweiten Sende- /Empfangsbaustein (Sen) zu dem ersten Sende-/Empfangsbaustein (SG); b) Empfangen der Ssignalfolge (m* tSen, n* tSen) und Messung zeitlicher Merkmale (t4 _SG, t5 SG;) der Signalfolge (m* tSen, n* tSen) durch den ersten Sende-/Empfangsbaustein (SG) und schließlich c) Ermittlung von zeitlichen Korrekturfaktoren (tSen, y)-
Mit dieser Signalfolge des zweite Sende-/Empfangsbausteins (Sen) können die Korrekturfaktoren tsen und y ermittelt werden. Hierfür ist eine Signalfolge des ersten Sende- /Empfangsbausteins (SG) nicht erforderlich. Beispielsweise kann die Signalfolge nach einem Power-On-Reset des zweiten Sende-/Empfangsbausteins (Sen) gesendet werden.
Der Korrekturfaktor tsen lässt sich besonders vorteilhaft unter Verwendung der Formel
(1 ) ermitteln.
Der Korrekturfaktor y lässt sich besonders vorteilhaft unter Verwendung der folgenden Formeln ermitteln:
(2) y = t5Sβ -n * tSen = t5SG - n * *5SG " UsG , bzw. n -m
J v — ~ 11ASG — r mn * / lSen — ~ / 1ASG — m m * 5SG 4SG n -m
Zudem wird ein Sende-/Empfangsschaltung zur Ausführung der Verfahren vorgeschlagen, der einen ersten Sende-/Empfangsbaustein und mindestens einen zweiten Sen- de-/Empfangsbaustein aufweist. Dabei kann der erste Sende-/Empfangsbaustein ein Steuergerät mit einem Speicher und/oder der zweite Sende-/Empfangsbaustein ein Sensorbaustein, insbesondere ein elektroakustischer Wandler sein.
In der genannten Sende-/Empfangsschaltung kann mindestens einer der Sende- /Empfangsbausteine (SG, Sen) als Logik-/Speicherbaustein realisiert sein.
Ferner ist gemäß einer Weiterbildung zwischen dem ersten und dem zweiten Sende- /Empfangsbaustein mindestens eine Datenschnittstelle angeordnet. Die Datenschnittstelle kann etwa für externe Messungen der übertragenen Signalfolgen verwendet werden und sollte daher entsprechend zugänglich sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Schaltskizze einer bevorzugten Ausführungsform einer Sende- /Empfangsschaltung,
Fig. 2 eine Schaltskizze einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Sende-
/Empfangsschaltung,
Fig. 3 einen Ablaufplan für ein Signalkalibrierungsverfahren nach Anspruch 1 ,
Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Signalfolge anliegend an einer Datenschnittstelle gemäß Fig. 1 ,
Fig. 5 eine graphische Darstellung einer weiteren Signalfolge anliegend an einer Datenschnittstelle gemäß Fig. 1 , und
Fig. 6 eine graphische Darstellung einer weiteren Signalfolge anliegend an der Datenschnittstelle gemäß Fig. 1 .
Fig. 7 eine graphische Darstellung einer Signalfolge zur Ermittlung der Korrekturfak- toren tSen und y. Fig. 8 eine graphische Darstellung einer weiteren Signalfolge zur Ermittlung der Kor- rekturfaktoren tSen und y.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine erste Sende-/Empfangsschaltung geeignet zur Durchführung des in Anspruch 1 genannten Verfahrens zur zeitlichen Signalkalibrierung. Die Schaltung weist einen ersten Sende-/Empfangsbaustein SG in Form eines Steuergerätes und ei- nen zweiten Sende-/Empfangsbaustein Sen in Form eines Ultraschallsensors auf. Der erste und der zweite Sende-/Empfangsbaustein sind über eine bidirektionale Datenschnittstelle (Punkte) miteinander verbunden. Der erste Sende-/Empfangsbaustein SG stellt ein erstes internes Taktsignal tSo und der zweite Sende-/Empfangsbaustein Sen ein zweites internes Taktsignal tSen bereit.
Alternativ zeigt Fig. 2 eine weitere Sende-/Empfangsschaltung, die ebenfalls zur Durchführung des in Anspruch 1 genannten Verfahrens zur zeitlichen Signalkalibrierung geeignet ist. Bei dieser Schaltung wird dem ersten Sende-/Empfangsbaustein SG ein externes Taktsignal tSo EXT durch einen Taktgeber CLK zur Verfügung gestellt. Ferner steuert der erste Sende-/Empfangsbaustein SG zwei Sende-
/Empfangsbausteine Sen und Sen'.
In Fig. 3 ist ein Ablaufschema für ein Kalibrierverfahren gezeigt, wobei das Verfahren mit der in Fig. 1 oder Fig. 2 gezeigten Schaltung ausgeführt werden kann. Zur zeitli- chen Signalkalibrierung zwischen dem ersten Sende-/Empfangsbaustein SG und mindestens einem zweiten Sende-/Empfangsbaustein Sen wird in Schritt a) eine definierten Signalfolge ti_SG von dem ersten Sende-/Empfangsbaustein SG zu dem zweiten Sende-/Empfangsbaustein Sen gesendet. Danach (Schritt b)) wird die Signalfolge von dem zweiten Sende-/Empfangsbaustein (Sen) empfangen. In Schritt c) wird eine defi- nierte Antwortsignalfolge (f*tSen, g* tsen; m* tSen, n* tSen) von dem zweiten Sende-
/Empfangsbaustein (Sen) zu dem ersten Sende-/Empfangsbaustein (SG) gesendet und in Schritt d) durch den ersten Sende-/Empfangsbaustein SG empfangen. Ferner findet eine Messung zeitlicher Merkmale (t2_SG, t3_sG,---, ts sc; tSG_receιve_2, tSG_receιve_3) der Antwortsignalfolge durch den ersten Sende-/Empfangsbaustein SG statt. In Schritt e) werden relevante Korrekturfaktoren (tSen, x, y, z, w) ermittelt. In Schritt f) und gegebe- nenfalls weiteren Schritten werden die Signale ausgewertet und einer weiteren Signalverarbeitung zugeführt.
In Fig. 4 ist beispielhaft und schematisch eine erste Signalfolge gezeigt, wie sie an ei- ner Datenschnittstelle gemäß Fig. 1 anliegen kann. Um die Toleranzen in einem Übertragungskanal (z.B. Flankensteilheiten) oder die Abweichungen eines internen Taktgebers des zweiten Sende-/Empfangsbausteins zu kalibrieren, sendet ein Steuergerät als erster Sende-/Empfangsbaustein ein Signal mit einer definierten Dauer t SG- Aufgrund der Flankensteilheiten empfängt der zweite Sende-/Empfangsbaustein Sen, etwa in Form eines Ultraschallsensors mit internem Taktgeber (Fig. 1 od. Fig. 2), den Beginn dieses Signals um die Zeitdauer Z1 und das Signalende um die Zeitdauer z2 zeitversetzt. Der Sensor Sen antwortet auf dieses Signal mit einer definierten Antwortsignalfolge. Die erste Botschaft dieser Antwortsignalfolge beginnt nach einer definierten Dauer f*tSen und dauert m*tSen- Die zweite Botschaft dieser Antwortsignalfolge beginnt nach einer definierten Dauer g*tSen nach Ende der Botschaft, die das Steuergerät SG an den Sensor Sen gesendet hat. Die zweite Botschaft endet nach einer definierten Zeit n*tSen nach Beginn der ersten Sensorbotschaft. Dabei sind die Parameter f, g, m und n definierte Vielfache einer sensorinternen Zeiteinheit. Die Parameter sind im Speicher des Steuergerätes SG gespeichert oder werden diesem bei Bedarf zur Verfü- gung gestellt. Zu erkennen ist, dass das Steuergerät den Beginn der Antwortsignalfolge, insbesondere der Sensorbotschaft jeweils um die Zeitdauer Y1 und das Signalende um die Zeitdauer y2 versetzt empfängt.
Mithilfe der vom Steuergerät SG gemessenen Zeiten t2 sc, t3 sG,..., t5 se ist es möglich, alle relevanten Korrekturfaktoren zu ermitteln, wobei lediglich aus Vereinfachungsgründen einige Flankenkombinationen zusammengefasst werden mit V=V2-V1, Z=Z1-Z2 und W=Z^y1. Die Korrekturfaktoren ergeben sich aus
Figure imgf000010_0001
* - 5SG - t 4,SG
(2) y = t5SG - n * tSen = 'sSG ~ » n - m (3) w = t2SG - f * tSen , und (4) z = t2SG - t3SG + (g - f) * tSen . Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung der oben genannten Korrekturfaktoren und ebenso nicht auf die in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Signalfolgen beschränkt ist.
Es wird ferner angenommen, dass sich die Flankensteilheiten (Zeiten y2, yi, Z1 und z2) 5 als auch die sensorinternen Zeiteinheiten bzw. Grundtakte nur sehr langsam ändern und zwischen zwei Kalibrierungen nahezu konstant sind.
Fig. 5 zeigt anschaulich , dass die Länge einer Botschaft tSG_sent_i der gesendeten Signalfolge mittels der Korrekturfaktoren z, Z1 und Z2 unter Verwendung der Formel l U \SG_sent_l ~ * Sen _ receive _ 1 ~"~ Z\ ~ Z2 ~ 'Sen receive _1 ~"~ Z derart wählbar ist, das der zweite Sende-/Empfangsbaustein Sen eine Botschaft tsen_receιve_i mit definierter Länge empfängt.
Schließlich zeigt Fig. 6 wie der Zeitversatz xsent 2 und die Länge xsent_3 einer Botschaft 15 der Antwortsignalfolge mittels der Formeln
SG receivel
■^sent 2 und
'■Sen s
Figure imgf000011_0001
bestimmbar ist, wobei tSG_receιve2 und tSG_receιve3 vom ersten Sende-/Empfangsbaustein ermittelte Zeiten sind.
20
In Fig. 7 ist beispielhaft und schematisch eine Signalfolge zur Ermittlung der Korrekturfaktoren tsen und y dargestellt. Der Sensor Sen sendet ein Signal mit einer definierten Signalfolge. Die erste Botschaft dieser Signalfolge dauert m*tSen- Die zweite Botschaft beginnt nach Abschluss der ersten Botschaft und endet nach einer definierten Zeit
25 n*tSen- Dabei sind die Parameter m und n definierte Vielfache einer sensorinternen
Zeiteinheit. Die Parameter sind im Speicher des Steuergerätes SG gespeichert oder werden diesem bei Bedarf zur Verfügung gestellt. Erneut ist zu erkennen, dass das Steuergerät den Beginn der Antwortsignalfolge, insbesondere der Sensorbotschaft jeweils um die Zeitdauer y^ und das Signalende um die Zeitdauer y2 versetzt empfängt.
30
Anhand der vom Steuergerät SG gemessenen Zeiten t4 _SG, t5 SG ist es möglich, die Korrekturfaktoren tSen und y zu ermitteln, wobei die Flankenkombination wie oben dar- gestellt aus Vereinfachungsgründen zusammengefasst wird. Die Korrekturfaktoren ergeben sich aus
(1) tSen =t5SG ~t4SG , unύ n-m
(2) y = t5SG -n*tSen =t5SG-n*tsSG ~t4SG , bzw. n-m y = tΛSG-m*tSen = tASG-m* l5SG MSG n — m
In Fig.8 ist beispielhaft und schematisch eine alternative Signalfolge zur Ermittlung der Korrekturfaktoren tSen und y dargestellt. Im Unterschied zu der in Figur 7 gezeigten Signalfolge endet die zweite Botschaft der Signalfolge hier nach einer definierten Zeit n*tSen nach Beginn der ersten Sensorbotschaft. Die Berechnung der Korrekturfaktoren tSen und y erfolgt mittels der zu Figur 7 genannten Formeln.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur zeitlichen Signalkalibrierung zwischen einem ersten Sende- /Empfangsbaustein (SG) und mindestens einem zweiten Sende- /Empfangsbaustein (Sen), wobei der erste und der zweite Sende- /Empfangsbaustein über mindestens eine bidirektionale Datenschnittstelle miteinander verbunden sind, und wobei der erste Sende-/Empfangsbaustein (SG) ein erstes Taktsignal (tSo) und der zweite Sende-/Empfangsbaustein (Sen) ein zweites internes Taktsignal (tSen) bereitstellt, mit den Verfahrensschritten: a) Senden einer definierten Signalfolge (ti_SGl tsG_sent_i) von dem ersten Sende- /Empfangsbaustein (SG) zu dem zweiten Sende-/Empfangsbaustein (Sen); b) Empfangen der Signalfolge (ti_Senl tsG_receιvej) durch den zweiten Sende- /Empfangsbaustein (Sen); c) Senden einer definierten Antwortsignalfolge (f*tSen, g* tsen; m* tSen, n* tSen) von dem zweiten Sende-/Empfangsbaustein (Sen) zu dem ersten Sende- /Empfangsbaustein (SG); d) Empfangen der Antwortsignalfolge (f*tSen, g* tsen; m* tSen, n* tSen) und Messung zeitlicher Merkmale (t2_SG, t3_sG,---, t5_sG; tSG_receιve_2, tSG_receιve_3) der Antwortsignalfolge (ftsen, g* tsen! m* tSen, n* tSen) durch den ersten Sende- /Empfangsbaustein (SG); e) Ermittlung von Korrekturfaktoren (tSen, x, y, z, w).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei Parameterwerte (f, g, m, n) des zweiten Sende-/Empfangsbausteins (Sen) dem ersten Sende-/Empfangsbaustein
(SG) offenbart sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Antwortsignalfolge in Schritt b) mit einer ersten Botschaft mit einer ersten Zeit f*tSen nach Beginn von Schritt a) mit einer ersten Länge m* tSen und eine zweite Botschaft mit einer zweiten Zeit g*tSen nach Ende von Schritt a) mit einer zweiten Länge n* tSen nach Beginn der ersten Botschaft gesendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Korrekturfaktoren unter Verwendung mindestens einer der folgenden Formeln (1) bis (4) ermittelt wird:
(Λ \ f _ 5SG ~MSG V ' / lSen ~ ' n-m
(2) y = tSSG-n*tSen =t5SG-n '5SG -t 4SG oder n — m v = ■ ^SG ~ M y / MSG — ' m''*t'SeK = t MSG — 'm"* 5SG 4SG
« — m
Figure imgf000014_0001
(4) z = r2SG-r3SG+(g-/)*^e„, wobei t2sG bis t5SG gemessene Zeiten, z der Zeitversatz bei Schritt b), und y der
Zeitversatz bei Schritt d) ist mit y=y2-yi, Z=Z1-Z2 und w=Zi+yi ist mit Zeitversatz Z1 und y-[ zu Beginn und z2 und y2 zu Ende des jeweiligen Signals.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, wobei die Länge einer Botschaft (tSG_sent_i) der gesendeten Signalfolge mittels der Korrekturfaktoren (z, Z1, z2) unter
Verwendung von
Ip) \Sen_sent_l ~ \Sen _ receive _ 1 ^ Z\ ~ Z2 ~ *Sen receive _1 """ Z derart wählbar ist, das der zweite Sende-/Empfangsbaustein eine Botschaft (tsG_receιvej) mit definierter Länge empfängt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, wobei der Zeitversatz xsent_2 und die Länge xSent_3 einer Botschaft der Antwortsignalfolge mittels
*SG receιve2 — w
(6) xsent_2 =
Figure imgf000014_0002
und receive'i - y (7) xsent 3 =
Figure imgf000014_0003
ermittelt wird, wobei tSG_receιve2und tSG_receιve3 vom ersten Sende-/Empfangsbaustein ermittelte Zeiten sind.
7. Verfahren zur zeitlichen Signalkalibrierung zwischen einem ersten Sende- /Empfangsbaustein (SG), etwa einem Steuergerät und mindestens einem zweiten Sende-/Empfangsbaustein, etwa einem Ultraschallsensor, wobei der erste und der zweite Sende-/Empfangsbaustein über mindestens eine Da- tenschnittstelle miteinander verbunden sein können, wobei der zweite Sen- de-/Empfangsbaustein (Sen) ein internes Taktsignal (tSen) bereit stellt, mit den Verfahrensschritten: a) Senden einer definierten Signalfolge (m* tSen, n* tSen) von dem zweiten Sende-
/Empfangsbaustein (Sen) zu dem ersten Sende-/Empfangsbaustein (SG); b) Empfangen der Signalfolge (m* tSen, n* tSen) und Messung zeitlicher Merkmale
{U _SG, tδ SG) der Signalfolge (m* tSen, n* tSen) durch den ersten Sende- /Empfangsbaustein (SG) und schließlich c) Ermittlung von zeitlichen Korrekturfaktoren (tSen, y)-
8. Sende-/Empfangsschaltung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, aufweisend einen ersten Sende-/Empfangsbaustein (SG) und mindestens einen zweiten Sende-/Empfangsbaustein (Sen).
9. Sende-/Empfangsschaltung nach Anspruch 8, wobei der erste Sende- /Empfangsbaustein ein Steuergerät mit einem Speicher ist.
10. Sende-/Empfangsschaltung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der zweite Sen- de-/Empfangsbaustein ein Sensorbaustein, insbesondere ein elektroakusti- scher Wandler ist.
1 1. Sende-/Empfangsschaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei mindestens einer der Sende-/Empfangsbausteine (SG, Sen) ein Logik- /Speicherbaustein ist.
12. Sende-/Empfangsschaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Sende-/Empfangsbaustein mindestens eine Datenschnittstelle angeordnet ist.
13. Verwendung einer Sende-/Empfangsschaltung nach den Ansprüchen 8 bis 12 als Schaltung für eine Einparkhilfe für ein Kraftfahrzeug.
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