WO2011012447A1 - Elektronische sensorsignalauswerteschaltung in kraftfahrzeugen - Google Patents

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WO2011012447A1
WO2011012447A1 PCT/EP2010/060110 EP2010060110W WO2011012447A1 WO 2011012447 A1 WO2011012447 A1 WO 2011012447A1 EP 2010060110 W EP2010060110 W EP 2010060110W WO 2011012447 A1 WO2011012447 A1 WO 2011012447A1
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WO
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sensor
time
pulse
circuit according
electronic
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/060110
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcus Engelhart
Thorsten Ehrenberg
Thomas Peichl
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves Ag & Co. Ohg filed Critical Continental Teves Ag & Co. Ohg
Publication of WO2011012447A1 publication Critical patent/WO2011012447A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/171—Detecting parameters used in the regulation; Measuring values used in the regulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals

Definitions

  • the invention relates to an electronic sensor signal evaluation circuit according to the preamble of claim 1.
  • ABS Anti-lock Braking System
  • ASR Anti-Slip Control
  • ESP Driving Stability Control
  • the electronic control is carried out by a microcomputer (ECU), which executes a complex control program.
  • the arithmetic unit of the microcomputer is formed by a conventional microprocessor or microcontroller, which can be implemented as a single component or as part of a user-specific circuit.
  • Important input variables for the control are pulse-shaped signals from wheel speed sensors, which are also evaluated for additional useful functions such as the detection of tire pressure losses.
  • the processing of these Radsensorimpulse takes place in an integrated circuit, which - as already apparent from DE 100 11 776 Al - may include a speed-conditioning circuit, which serves to reduce the time required for reading the Radsensorimpulse interruptions (interrupts) of the calculator. Without this additional circuit for preprocessing, each of the successive individual pulses must be processed via its own interrupt in order to evaluate the wheel sensor information for the control. Each interrupt causes an additional effort due to the necessary storing register values in the general main memory of the microcomputer. During processing of the wheel sensor pulses by the arithmetic unit, this can also not run the actual control program, so that an undesirable time delay occurs in the calculations. The generally short computing time of the calculator can therefore not be made fully available to the control program.
  • the circuit described in DE 100 11 776 A1 is based on the idea of saving the computing time of the ECU by additional implementation of processing circuits in the integrated circuit, so that computer-intensive interrupts can be completely or at least partially dispensed with. Accordingly, it is proposed to count the generated by the wheel speed sensors and transmitted to the control unit sensor pulses within a measurable time range. However, this procedure makes a further analysis of the time behavior of the wheel sensor information more difficult.
  • the object of the present invention is therefore to provide a circuit arrangement for the sensor signal evaluation, which occurs when pulses, in particular wheel sensor pulses, between two points in time (for example, the occurrence of two interrupts) allows a determination of the times allowed when the pulses were received.
  • an electronic sensor signal evaluation circuit in motor vehicles having one or more sensor signal inputs.
  • the inputs are read out by a program-controlled calculating unit, wherein the sensor or sensors generate electrical sensor pulses which transmit pulse-width-modulated or edge or pulse-period-modulated sensor data, in particular wheel speed sensor data, to a control unit.
  • the signal evaluation circuit comprises hardware circuit means for storing the time of occurrence of the sensor pulse edges and / or for storing time difference values representing the difference in times of occurrence between two sensor pulse edges.
  • the electronic circuit arrangement according to the invention offers the advantage that the frequency of interrupts in electronic circuit arrangements for the evaluation of pulsed sensor signals can be significantly reduced. As a result, additional computing power of the microcomputer is available, which can be used for other applications. Furthermore, more frequent interrupts result in increased flexibility in software programming.
  • only selected pulse edges are detected in the electronic sensor signal evaluation circuit, in particular by an upstream electronic component or an upstream subcircuit, which or only rising and / or falling pulse edges to the Circuit passes.
  • SENT specification Single Edge Nibble Transmission for Automotive Applications, standard J2716 of the Society of Automotive Engineers.
  • each detected pulse edge with a digital time value of a counter or timer.
  • the already existing clock generator of the arithmetic unit already provides a time base available, which can be adjusted if necessary by prior division of the frequency or multiplication of the period to the needs of the sensor signal evaluation.
  • the digital time value or time difference value is stored in a memory, wherein in particular each memory word is associated with a time value or time difference value.
  • time values and time difference values are equally suitable.
  • the intermediate storage of the values enables further utility functions such as tire pressure monitoring.
  • the value of a half-byte (nibble, 4bit) is encoded in the form of a pulse period, which is why received sensor data can also be buffered in order not to trigger an interrupt for each nibble received.
  • the storage of the time values or time difference values in the memory takes place at a memory location. rort in accordance with an address pointer, in particular whose value is increased or decreased at each sensor pulse. If each time value corresponds to a memory word, the calculation of the addresses can be done as simple integer arithmetic.
  • the value of the address pointer is formed by an edge counter or event counter. Even for an already described in DE 100 11 776 Al summed consideration of Radsensorimpulse an event counter, which is increased at each incoming sensor pulse, necessary and therefore often already available. If it is used for the assignment of the memory addresses, the additional function can be realized with a minimal increase in the number of electronic components.
  • the memory is operated as FIFO memory (First In First Out), in which data is read in the order of their arrival.
  • FIFO memory First In First Out
  • the order of the wheel impulses must not be changed, which is ensured by the use of a FIFO memory.
  • the circuit is expediently designed for the evaluation of pulse-width-modulated and / or pulse-period-modulated sensor signals and in particular comprises an electronic component or a subcircuit for calculating time differences.
  • Various sensors transmit their data by pulse width modulation (PWM) or pulse period modulation; Their data can then be processed in addition to wheel sensor pulses from the calculator, making the circuit is very flexible.
  • PWM pulse width modulation
  • the circuit is wholly or partially redundant, i. individual components or the entire circuit are executed several times.
  • Monitoring logic may e.g. check the coincidence of the output signals of several identical blocks and switch off individual circuit parts in case of malfunction.
  • safety-related systems such as the control of wheel speeds, the increased reliability due to the scheduling of redundancy is very advantageous.
  • FIG. 1 shows a sensor signal evaluation circuit according to the invention.
  • Sl denotes a connected via line 4 to the evaluation circuit wheel speed sensor, wherein in the signal path a Radfitieresignalvortechnik (such as an analog-to-digital conversion) can take place.
  • S2 to S4 denote further wheel speed sensors, which are connected to not shown, usually the same design independent circuit parts for signal evaluation. Instead of a wheel speed sensor, other sensors, such as Steering wheel angle sensors, pressure sensors, etc. are connected to the circuit.
  • Sensor Sl generates wheel speed pulses in the form of current signals with depending on the wheel speed changing distance of the wheel pulses, which arrive via an input I / O 1 in the illustrated signal evaluation circuit.
  • the sensor signal evaluation circuit generates at regular intervals interrupt request signals IA, which cause the microcomputer, not shown, to read the sensor information.
  • the pulses from wheel sensor S1 are recorded by an edge detector 9 and counted by a sensor edge event counter 8.
  • the input circuit can be configured to whether an increasing sensor signal edge, a falling edge, both edges or no edge should be detected. Only pulse edges with corresponding properties are forwarded to the rest of the circuit.
  • the circuit may include a non-illustrated prescaler to share the system clock provided by the microcomputer.
  • the shared system clock drives a 24 bit continuous counter, also not shown, which provides a time base. This continuous counter provides the counter status via time data bus 10. Further, there is a time register 7 connected to the time data bus 10.
  • the time register 7 contains the time of the last pulse edge selected by the switching device 11; its content is only needed if the one described in more detail below
  • Circuit part A is not active.
  • an interrupt request IAl can take place through circuit part C (dashed box “C").)
  • circuit part C dashed box "C"
  • a flip / flop 17 which holds the digital signal level applied on the input side until it has an input signal Reset pulse is cleared. If an additional circuit is used to reduce the interrupt frequency, circuit part C can be deactivated.
  • a logical AND module 20 is provided, which can mute the output of IAl to the calculator depending on the incoming signal 12.
  • Circuit part B (dashed box “B") allows the reading of sensor edges after the in DE 100 11 776 Al
  • the sensor edge event counter 8 is incremented by one for each wheel pulse and thus contains the number of wheel pulses which have occurred in a time interval.
  • a reading of the count of counter 8 can be done once per loop pass of the control program in the arithmetic unit or alternatively be requested by an interrupt signal IA2.
  • the counter 8 may include an additional buffer register, not shown. Since the counter has a finite width of typically 8 bits, ie only 256 events can count, an overflow of the counter between two readout times is possible. If an excess of the maximum countable events occurs in a time interval, the counter is reset to zero and the value of a flip / flop 23 is set to one to signal an o-flow.
  • (or comparison block) 14 is set a threshold for the count in counter 8, upon reaching an interrupt signal IA2 is triggered.
  • IA2 In the signal path of IA2 is a flip / flop 22, which holds the input side applied digital signal level until it is deleted via a reset pulse.
  • the current counter reading, via data bus 2 can be read, is held in memory 16.
  • the functionality according to the invention can be achieved by only a small hardware expansion, as shown in circuit part A.
  • the counter 8 remains fully software compatible, since it is only extended by circuit part A.
  • the triggering of interrupts by the circuit part B can be prevented via input 15 of a logical AND module 21st
  • Circuit part A (dashed box “A") comprises a FIFO memory 5, a module for determining time difference values 6 and a changeover switch 18, which connects the memory with the time data bus 10 or the time difference module 6 depending on the control signal 19.
  • Memory ensures that data is processed in the order in which it arrives.This is realized by storing values with time stamps in memory one after the other in the FIFO memory 5. When reading successive addresses, the time sequence of the stored time stampings is retained.
  • the size of the memory can be suitably selected depending on the desired requirements of the application: At each wheel speed pulse, the current 24-bit timer value is stored in memory 5, which is obtained from bus 10.
  • the existing sensor edge event counter 8 b Each event increases by one and is reset to zero on an overflow. If the word number of the memory 5 is less than 256, the value of the address pointer must be decoded from the sensor edge event counter 8. If the word count of the memory corresponds to a power of two, this may conveniently be done by ignoring the MSB (Most Significant Bit); otherwise, the effort is slightly higher. Will the Count up counted and the memory is initially exhausted, it is advantageous to fill the memory 5 again from below with values. This is achieved by the fact that address pointer 3 returns to the value 0. Thus, one has realized a FIFO memory in which data is read in the order of their arrival.
  • the memory can be read out from the program-controlled arithmetic unit via the peripheral data bus 2. Interrupts are no longer compulsory, but reading can be done e.g. once per continuous loop of the control program.
  • the arithmetic unit stores the current counter reading in counter 8 during reading. During the next loop pass, the readout of the counter reading in counter 8 and a comparison with the counter value buffered in the arithmetic unit determine which area of the memory the arithmetic unit has to read in order to obtain the current time stamps of the time range during the program loop.
  • the reading of the memory by the arithmetic unit can be done via a direct addressing or via (not shown here) intermediate addressing and data registers.
  • the circuit described above is in principle also suitable for reading digital edge-coded signals from sensors of a general type, for example pressure sensors, air mass meters or accelerator pedal encoders. Preferably, these are sensors that output signals according to the SENT specification mentioned above.
  • the data are transmitted in the form of pulses whose time interval (pulse period) encodes the value of a nibble. But pulse-width-modulated sensor data can also be processed by the circuit.
  • the evaluation circuit For the evaluation of pulse-width or pulse-period-modulated sensor signals, the evaluation circuit according to an alternative preferred embodiment comprises a memory which stores time differences. This can be done in particular alternatively or additionally to the storage of time stamps in memory 5, whereby memory 5 then contains time difference words.
  • a block can be used to determine whether rising, falling or both types of edges should be detected.
  • the corresponding signals are then forwarded to a module for determining time differences, which may include a prescaler for adjusting the time signal generated by an external oscillator or the clock of the calculator.
  • the bit width of the time difference block may be 16 bits, for example, so that a another interval of time differences can be processed.
  • a flip / flop stores the occurrence of an overflow.
  • the circuit is designed so that only one interrupt is required for each data word that is transmitted according to the SENT standard.
  • the memory depth is adapted to the transmitted data volume of the connected sensors.
  • the recognition of the start word in the SENT transmission can be done either by the program in the calculator or by its own hardware circuit.
  • the data rate is approximately given by the type of connected sensor.
  • the duration of the start pulse is measured. As a rule, it is sufficient to simply buffer this - like the other data - temporarily; the evaluation can later be made on the basis of this data by the calculator.

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Abstract

Es wird eine elektronische Sensorsignalauswerteschaltung in Kraftfahrzeugen bereitgestellt, mit einem oder mehreren Sensorsignaleingängen (4), die von einem programmgesteuerten Rechenwerk ausgelesen werden, wobei der oder die Sensoren elektrische Sensorimpulse erzeugen, die pulsweitenmodulierte oder flanken- oder pulsperiodenmodulierte Sensordaten, insbesondere Raddrehzahlsensordaten, an ein Steuergerät übertragen, wobei die Signalauswerteschaltung ein elektronisches Bauteil oder eine Teilschaltung : zur Speicherung des Zeitpunkts des Auftretens der Sensorimpulsflanken und/oder zur Speicherung von Zeitdifferenzwerten, die Differenz der Zeitpunkte des Auftretens zwischen zwei Sensorimpulsflanken wiedergeben umfasst.

Description

Elektronische Sensorsignalauswerteschaltung in Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine elektronische Sensorsignalauswerteschaltung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
Elektronische Bremssysteme, wie beispielsweise Antiblockier- system (ABS), Antischlupfregelung (ASR) oder Fahrstabili- tätsregelung (ESP) , werden verbreitet in Kraftfahrzeugen zur Erhöhung der Sicherheit oder auch des Fahrkomforts eingesetzt. In allen diesen Systemen regelt bei übermäßigem
Schlupf oder in anderen regelbedürftigen Fahrsituationen eine Elektronik das Bremsverhalten in Abhängigkeit von der Stellung des Bremspedals und zusätzlicher Sensoren, die Informationen über den Fahrzeugzustand liefern. Die elektronische Regelung wird durch einen Mikrocomputer (ECU) durchgeführt, der ein komplexes Regelprogramm abarbeitet. Das Rechenwerk des Mikrocomputers wird durch einen üblichen Mikroprozessor oder MikroController gebildet, welcher als einzelnes Bauelement oder als Teil einer anwenderspezifischen Schaltung realisiert sein kann.
Wichtige Eingangsgrößen für die Regelung stellen impulsför- mige Signale von Raddrehzahlsensoren dar, die auch für zusätzliche Nutzfunktionen wie die Erkennung von Reifendruckverlusten ausgewertet werden. Die Verarbeitung dieser Radsensorimpulse erfolgt in einem integrierten Schaltkreis, der - wie bereits aus der DE 100 11 776 Al hervorgeht - eine Geschwindigkeits-Aufbereitungsschaltung umfassen kann, die dazu dient, die für das Einlesen der Radsensorimpulse benötigten Unterbrechungen (Interrupts) des Rechenwerks zu reduzieren. Ohne diese Zusatzschaltung zur Vorverarbeitung muss jeder der aufeinanderfolgenden Einzelimpulse über einen eigenen Interrupt verarbeitet werden, um die Radsensorinformationen für die Regelung auswerten zu können. Jeder Interrupt verursacht einen zusätzlichen Aufwand durch das nötige Zwi- schenspeichern von Registerwerten im allgemeinen Hauptspeicher des Mikrocomputers. Während der Verarbeitung der Radsensorimpulse durch das Rechenwerk kann dieses außerdem das eigentliche Regelprogramm nicht abarbeiten, so dass eine unerwünschte Zeitverzögerung in den Berechnungen auftritt. Die im Allgemeinen knappe Rechenzeit des Rechenwerks kann somit nicht voll dem Regelprogramm zur Verfügung gestellt werden.
Der in der DE 100 11 776 Al beschriebenen Schaltung liegt wie der vorliegenden Erfindung der Gedanke zugrunde, Rechenzeit der ECU durch zusätzliche Implementierung von Verarbeitungsschaltkreisen in der integrierten Schaltung einzusparen, so dass auf rechenzeitintensive Interrupts ganz oder zumindest teilweise verzichtet werden kann. Dementsprechend wird vorgeschlagen, die von den Raddrehzahlsensoren erzeugten und an das Steuergerät übertragenen Sensorimpulse innerhalb eines messbaren Zeitbereichs zu zählen. Dieses Vorgehen erschwert allerdings eine weitergehende Analyse des Zeitverhaltens der Radsensorinformationen.
Nachteilhafterweise ist es auf diese Weise lediglich möglich, die Radgeschwindigkeit innerhalb des Zeitbereichs durch Verknüpfung der Anzahl der im Zeitbereich gezählten Sensorimpulse und der Zeitdauer integral zu bestimmen. Moderne an sich bekannte Reifendrucküberwachungssysteme, zum Beispiel solche, die den Reifendruck aus Drehzahloszillationen bestimmen können, benötigen allerdings eine Information über den Zeitpunkt jedes einzelnen Radsensorimpulses, der innerhalb eines Zeitraums zwischen zwei Interrupts aufgetreten ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Schaltungsanordnung für die Sensorsignalauswertung anzugeben, die bei Auftreten von Impulsen, insbesondere Rad- sensorimpulsen, zwischen zwei Zeitpunkten (zum Beispiel dem Auftreten zweier Interrupts) eine Ermittlung der Zeitpunkte erlaubt, wann die Impulse empfangen wurden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die elektronische Sensorsignalauswerteschaltung gemäß Anspruch 1.
Es wird also eine elektronische Sensorsignalauswerteschaltung in Kraftfahrzeugen mit einem oder mehreren Sensorsignaleingängen bereitgestellt. Die Eingänge werden von einem programmgesteuerten Rechenwerk ausgelesen, wobei der oder die Sensoren elektrische Sensorimpulse erzeugen, die puls- weitenmodulierte oder flanken- oder pulsperiodenmodulierte Sensordaten, insbesondere Raddrehzahlsensordaten, an ein Steuergerät übertragen. Die Signalauswerteschaltung umfasst Hardware-Schaltungsmittel zur Speicherung des Zeitpunkts des Auftretens der Sensorimpulsflanken und/oder zur Speicherung von Zeitdifferenzwerten, die die Differenz der Zeitpunkte des Auftretens zwischen zwei Sensorimpulsflanken wiedergeben. Die erfindungsgemäße elektronische Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, dass die Häufigkeit von Interrupts in elektronischen Schaltungsanordnungen für die Auswertung von impulsförmigen Sensorsignalen deutlich verringert werden kann. Hierdurch steht zusätzliche Rechenleistung des Mikrocomputers zur Verfügung, die für andere Anwendungen eingesetzt werden kann. Ferner ergibt sich durch seltenere Interrupts eine erhöhte Flexibilität bei der Softwareprogrammierung.
Vorzugsweise werden in der elektronischen Sensorsignalauswerteschaltung nur ausgewählte Impulsflanken detektiert, insbesondere durch ein vorgeschaltetes elektronisches Bauteil oder eine vorgeschaltete Teilschaltung, welches oder welche nur steigende und/oder fallende Impulsflanken an die Schaltung weitergibt. Man kann dadurch wählen, ob nur steigende Flanken betrachtet werden, weil nur der Zeitpunkt des Auftretens eines Impulses von Interesse ist, oder ob sowohl steigende als auch fallende Flanken für die Bestimmung der Pulsbreite benötigt werden, oder ob der zeitliche Abstand zwischen fallenden Flanken bestimmt werden soll, wie dies bei der pulsperiodenmodulierten Übertragung von Sensordaten nach der SENT-Spezifikation (Single Edge Nibble Transmission for Automotive Applications, Standard J2716 der Society of Automotive Engineers) der Fall ist.
Es ist zweckmäßig, jeder detektierten Impulsflanke einen digitalen Zeitwert eines Zählers oder Timers zuzuordnen. Der ohnehin vorhandene Taktgeber des Rechenwerks stellt bereits eine Zeitbasis zur Verfügung, die gegebenenfalls durch vorheriges Teilen der Frequenz bzw. Vervielfachen der Periodendauern an die Bedürfnisse der Sensorsignalauswertung ange- passt werden kann.
Besonders bevorzugt wird der digitale Zeitwert oder Zeitdifferenzwert in einem Speicher gespeichert, wobei insbesondere jedes Speicherwort einem Zeitwert oder Zeitdifferenzwert zugeordnet ist. Für Analysen der Radumlaufzeiten sind Zeitwerte und Zeitdifferenzwerte gleichermaßen geeignet. Die Zwi- schenspeicherung der Werte ermöglicht weitere Nutzfunktionen wie eine Reifendruckkontrolle. Bei der Übertragung von Sensordaten gemäß der vorstehend erwähnten SENT-Spezifikation wird der Wert eines Halb-Bytes (Nibble, 4bit) in Form einer Pulsperiode kodiert, weshalb empfangene Sensordaten ebenfalls zwischengespeichert werden können, um nicht bei jedem empfangenen Nibble einen Interrupt auslösen zu müssen.
Ganz besonders bevorzugt erfolgt die Speicherung der Zeitwerte oder Zeitdifferenzwerte im Speicher an einem Speiche- rort nach Maßgabe eines Adresszeigers, wobei insbesondere dessen Wert bei jedem Sensorimpuls erhöht oder erniedrigt wird. Wenn jeder Zeitwert einem Speicherwort entspricht, kann die Berechnung der Adressen als einfache Ganzzahlarithmetik erfolgen.
Insbesondere wird der Wert des Adresszeigers durch einen Flankenzähler oder Ereigniszähler gebildet. Auch für eine bereits in DE 100 11 776 Al beschriebene summierte Betrachtung der Radsensorimpulse ist ein Ereigniszähler, der bei jedem eintreffenden Sensorimpuls erhöht wird, notwendig und daher häufig bereits vorhanden. Verwendet man ihn für die Zuordnung der Speicheradressen, so kann die Zusatzfunktion bei minimaler Zunahme der Anzahl elektronischer Bauteile realisiert werden.
Ganz besonders bevorzugt wird der Speicher als FIFO-Speicher (First In First Out) betrieben, bei dem Daten in der Reihenfolge ihres Eintreffens ausgelesen werden. Für eine unverfälschte Analyse darf die Reihenfolge der Radimpulse nicht geändert werden, was durch die Verwendung eines FIFO- Speichers sichergestellt ist.
Zweckmäßigerweise ist die Schaltung zur Auswertung von puls- weitenmodulierten und/oder pulsperiodenmodulierten Sensorsignalen ausgelegt und umfasst insbesondere ein elektronisches Bauteil oder eine Teilschaltung zur Berechnung von Zeitdifferenzen. Verschiedene Sensoren übertragen ihre Daten per Pulsweitenmodulation (PWM) oder Pulsperiodenmodulation; ihre Daten können dann neben Radsensorimpulsen auch vom Rechenwerk verarbeitet werden, wodurch die Schaltung sehr flexibel ist. Es ist vorteilhaft, die Schaltung in einer elektronischen Regeleinheit des Systems zur Regelung der Radgeschwindigkeit anzuordnen, insbesondere als Teil einer anwenderspezifischen integrierten Schaltung. Wenn sowohl die erfindungsgemäße Schaltung als auch eine elektronische Regeleinheit auf einem gemeinsamen anwenderspezifischen Silizium-Chip gefertigt werden, so sind die Fertigungskosten pro Stück besonders niedrig.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schaltung ganz oder teilweise redundant aufgebaut, d.h. einzelne Bauelemente oder die gesamte Schaltung werden mehrfach ausgeführt. Eine Überwachungslogik kann z.B. das Übereinstimmen der Ausgangssignale mehrerer identischer Blöcke überprüfen und bei Fehlfunktion einzelne Schaltungsteile abschalten. Bei sicherheitsrelevanten Systemen, wie der Regelung der Radgeschwindigkeiten, ist die durch das Einplanen von Redundanz erhöhte Zuverlässigkeit sehr vorteilhaft.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand einer Figur.
Es zeigt Figur 1 eine Sensorsignalauswerteschaltung nach der Erfindung .
In Fig. 1 bezeichnet Sl einen über Leitung 4 an die Auswerteschaltung angeschlossenen Raddrehzahlsensor, wobei im Signalweg eine Raddrehzahlsignalvorverarbeitung (wie z.B. eine Analog-Digital-Wandlung) stattfinden kann. S2 bis S4 bezeichnen weitere Raddrehzahlsensoren, die an nicht dargestellte, in der Regel gleich aufgebaute unabhängige Schaltungsteile zur Signalauswertung angeschlossen sind. An Stelle eines Raddrehzahlsensors können auch andere Sensoren, wie Lenkradwinkelsensoren, Drucksensoren etc. an die Schaltung angeschlossen werden. Sensor Sl erzeugt Raddrehzahlimpulse in Form von Stromsignalen mit in Abhängigkeit der Radgeschwindigkeit sich veränderndem Abstand der Radimpulse, die über einen Eingang I/O 1 in die dargestellte Signalauswerteschaltung gelangen. Die Sensorsignalauswerteschaltung erzeugt in regelmäßigen Zeitabständen Interrupt-Anforderungssignale IA, die den nicht dargestellten Mikrocomputer dazu veranlassen, die Sensorinformation auszulesen.
Die Impulse von Radsensor Sl werden von einem Flankendetektor 9 aufgenommen und durch einen Sensorflankenereigniszäh- ler 8 gezählt. Mit Schalteinrichtung 11 kann die Eingangsschaltung dahingehend konfiguriert werden, ob eine steigende Sensorsignalflanke, eine fallende Flanke, beide Flanken oder keine Flanke detektiert werden soll. Nur Impulsflanken mit entsprechenden Eigenschaften werden an den Rest der Schaltung weitergeleitet. Die Schaltung kann einen nicht dargestellten Vorteiler umfassen, um den vom Mikrocomputer bereitgestellten Systemtakt zu teilen. Der geteilte Systemtakt steuert einen ebenfalls nicht gezeigten, durchlaufenden 24 Bit Zähler an, welcher eine Zeitbasis liefert. Dieser durchlaufende Zähler stellt den Zählerstand über Zeitdatenbus 10 zur Verfügung. Ferner existiert ein Zeitregister 7, das mit dem Zeitdatenbus 10 verbunden ist.
Das Zeitregister 7 enthält den Zeitpunkt der letzten mit Schalteinrichtung 11 ausgewählten Impulsflanke; sein Inhalt wird nur benötigt, wenn der unten genauer beschriebene
Schaltungsteil A nicht aktiv ist. Bei Auftreten einer ausgewählten Flanke kann durch Schaltungsteil C (gestrichelter Kasten ,,C") eine Interrupt-Anforderung IAl erfolgen. Im Signalweg von IAl liegt ein Flip/Flop 17, das den eingangssei- tig anliegenden Digitalsignalpegel hält, bis es über einen Rücksetzimpuls gelöscht wird. Wird eine Zusatzschaltung zur Verringerung der Interrupthäufigkeit eingesetzt, so kann Schaltungsteil C deaktiviert werden. Hierfür ist ein logischer UND-Baustein 20 vorgesehen, der je nach eingehendem Signal 12 die Ausgabe von IAl an das Rechenwerk stumm schalten kann.
Schaltungsteil B (gestrichelter Kasten „B") ermöglicht das Einlesen von Sensorflanken nach dem in der DE 100 11 776 Al
(in der Einleitung erwähnt) beschriebenen Prinzip. Die zwischen zwei Auslesezeitpunkten auftretenden Flanken werden in Zähler 8 gezählt, ohne den Zeitpunkt des Auftretens der Flanken zu speichern. Hierzu wird der Sensorflankenereignis- zähler 8 bei jedem Radimpuls um eins weitergezählt und enthält somit die Anzahl der Radimpulse, die in einem Zeitintervall aufgetreten sind. Ein Auslesen des Zählerstands von Zähler 8 kann einmal pro Schleifendurchlauf des Regelprogramms im Rechenwerk erfolgen oder alternativ durch ein Interrupt-Signal IA2 angefordert werden. Zur Sicherstellung der Datenintegrität kann der Zähler 8 ein zusätzliches nicht gezeigtes Pufferregister umfassen. Da der Zähler eine endliche Breite von typischerweise 8 bit hat, also nur 256 Ereignisse zählen kann, ist ein Überlaufen (Overflow) des Zählers zwischen zwei Auslesezeitpunkten möglich. Tritt eine Überschreitung der maximal zählbaren Ereignisse in einem Zeitintervall auf, so wird der Zähler auf Null zurückgesetzt und der Wert eines Flip/Flops 23 auf eins gesetzt, um einen O- verflow zu signalisieren. Über Register 13 und Komparator
(bzw. Vergleichsbaustein) 14 wird ein Schwellwert für den Zählerstand in Zähler 8 gesetzt, bei dessen Erreichen ein Interrupt-Signal IA2 ausgelöst wird. Im Signalweg von IA2 liegt ein Flip/Flop 22, das den eingangsseitig anliegenden Digitalsignalpegel hält, bis es über einen Rücksetzimpuls gelöscht wird. Der aktuelle Zählerstand, der über Datenbus 2 ausgelesen werden kann, wird in Speicher 16 gehalten. Vorteilhafterweise kann die Funktionalität gemäß der Erfindung durch eine lediglich geringe Hardware-Erweiterung erreicht werden, wie sie in Schaltungsteil A dargestellt ist. Dabei bleibt der Zähler 8 voll softwarekompatibel, da er nur durch Schaltungsteil A erweitert wird. Das Auslösen von Interrupts durch den Schaltungsteil B kann verhindert werden über Eingang 15 eines logischen UND-Bausteins 21.
Schaltungsteil A (gestrichelter Kasten „A") umfasst einen FIFO-Speicher 5, einen Baustein zum Ermitteln von Zeitdifferenzwerten 6 und einem Umschalter 18, der je nach Steuersignal 19 den Speicher mit dem Zeitdatenbus 10 oder dem Zeitdifferenzbaustein 6 verbindet. Die Verwendung eines FIFO- Speichers stellt sicher, dass Daten in der Reihenfolge ihres Eintreffens verarbeitet werden. Dies wird dadurch realisiert, dass in dem FIFO-Speicher 5 adressweise aufeinanderfolgend Werte mit Zeitstempelungen im Speicher abgelegt sind. Beim Auslesen aufeinanderfolgender Adressen bleibt also die zeitliche Abfolge der gespeicherten Zeitstempelungen erhalten. Die Größe des Speichers kann dabei in Abhängigkeit von den gewünschten Anforderungen der Anwendung geeignet gewählt werden. Bei jedem Raddrehzahlpuls wird in Speicher 5 der aktuelle 24-Bit-Timer-Wert abgespeichert, der von Bus 10 erhalten wird. Als Adresszeiger 3 für das Abspeichern dient der vorhandene Sensorflankenereigniszähler 8, der bei jedem Ereignis um eins erhöht wird und bei einem Überlauf wieder auf Null gesetzt wird. Falls die Wortanzahl des Speichers 5 kleiner als 256 ist, so muss aus dem Sensorflankenereigniszähler 8 der Wert des Adresszeigers dekodiert werden. Falls die Wortanzahl des Speichers einer Potenz von Zwei entspricht, kann dies zweckmäßigerweise durch Ignorieren des/der höchstwertigen Bits MSB (Most Significant Bit) erfolgen; andernfalls ist der Aufwand etwas höher. Wird der Zähler hochgezählt und ist der Speicher vorerst erschöpft, ist es vorteilhaft, den Speicher 5 wieder von unten her mit Werten aufzufüllen. Dies wird dadurch erreicht, dass Adresszeiger 3 auf den Wert 0 zurückspringt. Somit hat man einen FIFO-Speicher realisiert, bei dem Daten in der Reihenfolge ihres Eintreffens ausgelesen werden.
Der Speicher kann vom programmgesteuerten Rechenwerk über den Peripheriedatenbus 2 ausgelesen werden. Interrupts sind nicht mehr zwingend erforderlich, vielmehr kann das Auslesen z.B. einmal pro durchlaufener Schleife des Regelprogramms erfolgen. Im Rechenwerk wird der beim Auslesen aktuelle Zählerstand in Zähler 8 zwischengespeichert. Beim nächsten Schleifendurchlauf wird durch das erneute Auslesen des Zählerstands in Zähler 8 und einen Vergleich mit dem im Rechenwerk zwischengespeicherten Zählerwerts ermittelt, welchen Bereich des Speichers das Rechenwerk auslesen muss, um die aktuellen Zeitstempel des Zeitbereichs während der Programmschleife zu erhalten. Das Auslesen des Speichers durch das Rechenwerk kann über eine direkte Adressierung oder über (hier nicht gezeigte) zwischengeschaltete Adressierungs- und Datenregister erfolgen.
Durch das Wegfallen der Interrupts, die durch das Zwischenspeichern und Wiederherstellen der Registerinhalte zeitintensiv sind, und das einmalige Abholen der Zeitstempeldaten aus dem neuen Speicher 5 wird die benötigte Rechenzeit verringert. Es entsteht ein Performancevorteil, da die Rechenzeitverringerung die Bewältigung zusätzlicher anderer Rechenaufgaben durch die CPU ermöglicht. Wird ein auf digitale Signalverarbeitung optimierter MikroController eingesetzt, so kann durch Verwendung spezieller Befehle (MAC, d.h. MuI- tiply and Accumulate) jeder aus dem Zeitstempelspeicher 5 ausgelesene Wert vom Rechenwerk sofort verarbeitet werden, muss also nicht im Arbeitsspeicher zwischengespeichert werden. Hierdurch ergibt sich eine weitere Rechenzeitverringerung, und darüber hinaus ein verringerter Arbeitsspeicher- Bedarf. In einem elektronischen Bremsensteuergerät ist die dargestellte Sensorsignalauswerteschaltung jeweils für alle vier Raddrehzahlsignalkanäle implementiert. Im Mikrocontrol- ler ergibt sich bei einer Timer-Speichertiefe von 32 Wörtern ä 24 Bit eine Verringerung des CPU-RAM-Bedarfs von 384 Byte.
Die oben beschriebene Schaltung ist prinzipiell auch dazu geeignet, digital flankencodierte Signale von Sensoren allgemeiner Art, zum Beispiel Drucksensoren, Luftmassenmesser oder Fahrpedalgeber einzulesen. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Sensoren, die Signale gemäß der vorstehend erwähnten SENT-Spezifikation ausgeben. Die Daten werden dabei in Form von Pulsen übertragen, deren zeitlicher Abstand (Pulsperiode) den Wert eines Nibble kodiert. Aber auch pulswei- tenmodulierte Sensordaten können von der Schaltung verarbeitet werden.
Für die Auswertung von pulsweiten- oder pulsperiodenmodu- lierten Sensorsignale umfasst die Auswerteschaltung gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführungsform einen Speicher, der Zeitdifferenzen abspeichert. Dies kann insbesondere alternativ oder zusätzlich zum Abspeichern von Zeitstempeln in Speicher 5 erfolgen, wodurch Speicher 5 dann Zeitdifferenzwörter enthält. Durch einen Baustein kann ausgewählt werden, ob steigende, fallende oder beide Arten von Flanken nachgewiesen werden sollen. Die entsprechenden Signale werden dann an einen Baustein zur Ermittlung von Zeitdifferenzen weitergegeben, der einen Vorteiler zum Anpassen des von einem externen Oszillator oder dem Taktgeber des Rechenwerks generierten Zeitsignals umfassen kann. Die Bitbreite des Zeitdifferenzbausteins kann z.B. 16 bit betragen, so dass ein weiteres Intervall von Zeitdifferenzen verarbeitet werden kann. Gegebenenfalls speichert ein Flip/Flop das Auftreten eines Überlaufs. In der Regel wird die Schaltung so ausgelegt, dass für jedes Datenwort, das nach dem SENT-Standard übertragen wird, lediglich ein Interrupt benötigt wird.
Zweckmäßigerweise wird daher die Speichertiefe an die übertragene Datenmenge der angeschlossenen Sensoren angepasst. Die Erkennung des Startwortes bei der SENT-Übertragung kann entweder durch das Programm im Rechenwerk oder durch eine eigene Hardware-Schaltung erfolgen. Die Datenrate ist durch den Typ des angeschlossenen Sensors ungefähr gegeben. Für eine genauere Bestimmung des Übertragungstakts wird die Dauer des Startpulses ausgemessen. Es ist in der Regel ausreichend, diesen zunächst - wie die anderen Daten - einfach zwischenzuspeichern; die Auswertung kann später anhand dieser Daten durch das Rechenwerk erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektronische Sensorsignalauswerteschaltung in Kraftfahrzeugen mit einem oder mehreren Sensorsignaleingängen (4), die von einem programmgesteuerten Rechenwerk ausgelesen werden, wobei der oder die Sensoren elektrische Sensorimpulse erzeugen, die pulsweitenmodulierte oder flanken- oder pulsperiodenmodulierte Sensordaten, insbesondere Raddrehzahlsensordaten, an ein Steuergerät übertragen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Signalauswerteschaltung ein elektronisches Bauteil oder eine Teilschaltung
- zur Speicherung des Zeitpunkts des Auftretens der Sensorimpulsflanken und/oder
- zur Speicherung von Zeitdifferenzwerten, die die Differenz der Zeitpunkte des Auftretens zwischen zwei Sensorimpulsflanken wiedergeben umfasst .
2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur ausgewählte Impulsflanken detektiert werden, insbesondere durch ein vorgeschaltetes elektronisches Bauteil oder eine vorgeschaltete Teilschaltung, welches oder welche nur steigende und/oder fallende Impulsflanken an die Schaltung weitergibt.
3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder detektierten Impulsflanke ein digitaler Zeitwert oder Zeitdifferenzwert eines Zählers oder Timers zugeordnet wird.
4. Elektronische Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Zeitwert oder Zeitdifferenzwert in einem Speicher (5) gespeichert wird, wobei insbesondere jedes Speicherwort einem Zeitwert oder Zeitdifferenzwert zugeordnet ist.
5. Elektronische Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherung der Zeitwerte oder Zeitdifferenzwerte im Speicher an einem Speicherort nach Maßgabe eines Adresszeigers (3) erfolgt, wobei insbesondere dessen Wert bei jedem Sensorimpuls erhöht oder erniedrigt wird.
6. Elektronische Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Adresszeigers durch einen Flankenzähler oder Ereigniszähler (8) gebildet wird.
7. Elektronische Schaltung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (5) als FIFO-Speicher betrieben wird, bei dem Daten in der Reihenfolge ihres Eintreffens ausgelesen werden.
8. Elektronische Schaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung zur Auswertung von pulsweitenmodulierten und/oder pulsperiodenmodulierten Sensorsignalen ausgelegt ist, insbesondere ein elektronisches Bauteil oder eine Teilschaltung zur Berechnung von Zeitdifferenzen umfasst.
9. Elektronische Schaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schal- tung ein elektronisches Bauteil oder eine Teilschaltung zur Erkennung des Beginns einer Übertragung von Sensordaten umfasst.
10. Elektronische Schaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung in einer elektronischen Regeleinheit des Systems zur Regelung der Radgeschwindigkeiten angeordnet ist, insbesondere als Teil einer anwenderspezifischen integrierten Schaltung.
11. Elektronische Schaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schaltung ganz oder teilweise redundant aufgebaut ist.
12. Verwendung einer elektronischen Schaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Kraftfahrzeug.
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