WO2012143216A1 - Control device having a digital interface - Google Patents

Control device having a digital interface Download PDF

Info

Publication number
WO2012143216A1
WO2012143216A1 PCT/EP2012/055517 EP2012055517W WO2012143216A1 WO 2012143216 A1 WO2012143216 A1 WO 2012143216A1 EP 2012055517 W EP2012055517 W EP 2012055517W WO 2012143216 A1 WO2012143216 A1 WO 2012143216A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
interface
microcontroller
psi5
controller
control unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/055517
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Franz SZUECS
Ingo Priemer
Stefan Doehren
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN2012800191205A priority Critical patent/CN103477332A/en
Priority to KR1020137027580A priority patent/KR20140030159A/en
Publication of WO2012143216A1 publication Critical patent/WO2012143216A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/10—Program control for peripheral devices
    • G06F13/12—Program control for peripheral devices using hardware independent of the central processor, e.g. channel or peripheral processor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/10—Program control for peripheral devices
    • G06F13/12—Program control for peripheral devices using hardware independent of the central processor, e.g. channel or peripheral processor
    • G06F13/124—Program control for peripheral devices using hardware independent of the central processor, e.g. channel or peripheral processor where hardware is a sequential transfer control unit, e.g. microprocessor, peripheral processor or state-machine
    • G06F13/128—Program control for peripheral devices using hardware independent of the central processor, e.g. channel or peripheral processor where hardware is a sequential transfer control unit, e.g. microprocessor, peripheral processor or state-machine for dedicated transfers to a network

Definitions

  • Control unit with a digital interface
  • the invention relates to a control device, in particular for a motor vehicle, and a microcontroller for such a control device.
  • PSI5 Peripheral Sensor Interface 5
  • PSI5 is a digital interface for sensors that is based on a two-wire cable and used in automotive electronics to connect outsourced sensors to electronic control units. It supports point-to-point and bus configurations with asynchronous and synchronous communication.
  • PSI5 works on the principle of power interface modulation of a transmission current for data transmission to the supply line.
  • the relatively high signal current and the bit coding in the Manchester code high interference immunity is achieved, whereby the use of a cost two-wire cable for cabling is sufficient.
  • sensors with a PSI5 interface and corresponding receivers and transceivers have also been used for the reception of sensor data for several years.
  • the bidirectional communication is also possible via the synchronization pulses, wherein the data from the control unit to the sensor via existing or missing synchronization pulses.
  • the information "existing” then corresponds logically to "1", the information "not present” to logic "0".
  • All receivers and transceivers have a Manchester decoder and an SPI interface for data transfer to the microcontroller.
  • the receivers and transceivers on the market require a higher voltage (Vsync) than the sensor supply voltage for the sensor quiescent current (VAS).
  • Vsync the sensor supply voltage for the sensor quiescent current
  • the generation of the Vsync voltage can be performed with a transceiver-integrated circuit (bootstrap).
  • bootstrap transceiver-integrated circuit
  • a fast data transmission of time-critical sensor data and the determination of the time of origin of the sensor data is possible.
  • a detection of a motor tuning by sensor data corruption is possible. This is made possible by bidirectional communication.
  • the hardware described provides a cost-effective solution for capturing PSI5 sensor data and for bi-directional communication with PSI5 sensors. At least in some of the embodiments, there are significant advantages over known solutions. So is a cost effective solution when using transceiver-internal bootstrap circuits for the generation of Vsync voltages compared to solution with step-up converter possible. Furthermore, a cost reduction can be achieved by migrating most of the digital functions from the transceiver (CRC calculation, error management of the PSI5 frames, etc.) into the microcontroller, since this leads to a silicon
  • avoidance of additional jitter of the sensor data caused by missing synchronization pulses can be achieved by using synchronization pulses with different lengths for "0" and "1" for bidirectional communication.
  • the latency and latency jitter for sensor data can be reduced by directly triggering the sync pulse output over discrete computer ports.
  • the maximum achievable data transmission is particularly important for the acquisition of time-critical sensor data (rail pressure sensor).
  • the "age determination" of the rail pressure sensor data allows the development of software functions, which in turn ensure the achievement of the EURO 6 standard or OBDII.
  • Bidirectional communication has great benefits for automakers to For example, it is possible to detect engine tuning through sensor manipulation and thereby uncover unauthorized warranty claims (eg warranty findings in the event of engine damage).
  • the software resource requirement with regard to runtime, RAM requirement and interrupt handling through the hardware interface can be reduced. It is not necessarily a digital interface as an interface for transmitting the diagnostic information necessary.
  • the diagnosis can be made for all three (or even more) transceivers via an ADC input. For each ASIC integrated PSI5 transceiver, the diagnosis can be made according to UBAT and GND. In addition, a load drop can be diagnosed. All errors are clearly distinguishable.
  • Figure 1 shows an embodiment of the presented control device in a schematic representation.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the presented control device in a block diagram.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the described control unit, generally designated by the reference numeral 10.
  • This control unit 10 is connected to a number of sensors, namely a first sensor 12, a second sensor 14, a third sensor 16, a fourth sensor 18, a fifth sensor 20, a sixth sensor 22 and a seventh sensor 24 via two-wire lines 26 ,
  • the control unit 10 has a microcontroller 40 and an application-specific circuit (ASIC) 42, in turn, in which a transceiver unit 44 is provided for a digital interface.
  • ASIC application-specific circuit
  • An interface controller 46 for the digital interface is integrated in the microcontroller 40. Via this digital interface, which is implemented by the transceiver unit 44 and the interface controller 46, the communication of the control unit 10 with the sensors 12 to 24 takes place.
  • the microcontroller 40 and the transceiver unit 44 are connected to one another via an interface, in this case an SPI interface 48. This will be used to exchange necessary data.
  • an ASC Interface and / or a parallel interface which can also serve for communication between the transceiver and microcontroller used.
  • the digital interface of the control unit 10 realized by the transceiver unit 44 and the interface controller 46 enables bidirectional
  • FIG. 2 shows a block diagram of a control unit 50 having a microcontroller 52 and a transceiver unit 53, which is implemented in an ASIC 54.
  • the control unit 50 communicates via a first PSI5 transceiver 130 with a first sensor 56, a second sensor 58 and a third sensor 60.
  • the microcontroller 52 is a block 70 with a RAM module 72 and a
  • Computer core 74 is provided. Further, the microcontroller 52 includes an SPI device 76, an ADC 78, a direct memory access (DMA) block 80, and a GTM 82. Further, in the microcontroller 52, a first interface controller 84, a second interface controller 86, and a third interface controller 88 is provided. Of the three interface controllers
  • This first interface controller 84 comprises a RAM register 100 for storing the received PSI5 frames and the associated time stamps and the associated diagnostic bits, a RAM receive register 102 for buffering the currently received PSI5 frame and its associated Timestamp, a Manchester decoder 104, an optional serial data frame RAM register 106 (see PSI5-Spec V2.0: Serial Channel), a diagnostics register 108 for latching the diagnostic bits of the PSI5 frame being received, a unit 110 for the output of the trigger pulses for generating the synchronization pulses, an upstream data register for the preparation and buffering of the data to be sent to the sensors or
  • Transceiver unit 53 includes a multiplexer 120, a first bootstrap circuit 122, a second bootstrap circuit 124, a first PSI5 transceiver 130, a second PSI5 transceiver 132, a third PSI5 transceiver 134, and a charge pump 136 intended.
  • a voltage regulator 140 is provided for power supply.
  • the illustrated control unit 50 finds, for example, application in the drive or power train of a motor vehicle. Supplying the PSI5 transceivers 130, 132 and
  • VPR voltage of the voltage regulator 140 This has both a buck and a boost controller.
  • the VPR voltage is about 6 V, even in the case that the Bartels s supply voltage of the engine control unit during a startup on z. B. 3 V breaks.
  • the bias regulator 140 has the possibility of increasing the VPR voltage from 6 V to 6.5 V via SPI.
  • the two bootstrap circuits 122 and 124 are used.
  • the main functions of the PSI5 transceivers 130, 132 and 134 are:
  • Transceiver inputs 160, 162 and 164 are used as the trigger signal for the synchronization pulses.
  • the trigger signals are generated in the PSI5 controllers 84, 86 and 88 of the microcontroller 52.
  • the Manchester coded data is transmitted directly over separate lines 150, 152, 154 for each transceiver 130, 132, 134 forwarded to the microcontroller 52. This allows a higher transmission rate and transmission security than the transmission of all sensor data via SPI or ASC. Further advantages over SPI data transmission are: latency-optimized transmission and SW resources, optimized transmission.
  • the sync signal (in the form of the sync pulse) can be generated with minimal latency time.
  • the data is decoded and time-stamped in the PSI5 controllers 84, 86 and 88 of the microcontroller 52. This allows the determination of the time of origin of the sensor data.
  • the PSI5 controllers 84, 86 and 88 in the microcontroller 52 generate the trigger signals for the synchronization pulses and determine the length of the sync pulse. This enables "upstream” communication (microcontroller to the sensor). This type of communication has compared to the solution of
  • the sensors 56, 58 and 60 should have a timer which allows the data to be sent in the correct time frame. Since the sensor clock, which operates the timer, has a different frequencies than the microcontroller clock, it comes with additional jitter.
  • the sensor data is transferred from the RAM register 100 of the PSI5 controller 84 via DMA 80 into the RAM 72 of the microcontroller 52 and then provided to the computer core 74.
  • This block 70 (RAM 74 + processor core or ⁇ - ⁇ 74) is ASIL D compliant.
  • the microcontroller 52 may have an encryption concept that enables secure tuning recognition: A question-answer procedure via bidirectional communication is also possible.

Abstract

The invention relates to a control device (10) and a microcontroller (40) for such a control device (10). According to the invention, the control device (10) has a microcontroller (40) and a digital interface, wherein the digital interface comprises a transceiver unit (44) and at least one interface controller (46), and wherein the at least one interface controller (46) of the digital interface is integrated in the microcontroller (40).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Steuergerät mit einer digitalen Schnittstelle  Control unit with a digital interface
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und einen Mikrocontroller für ein solches Steuergerät. The invention relates to a control device, in particular for a motor vehicle, and a microcontroller for such a control device.
Stand der Technik State of the art
Schnittstellen dienen dem Austausch von Informationen, bspw. dem Austausch von Daten zwischen Sensoren und einem zugeordneten Steuergerät. Insbesondere in Kraftfahrzeugen werden digitale Schnittstellen eingesetzt, die einen sicheren und schnellen Austausch von Daten ermöglichen. PSI5 (Peripheral Sensor Interface 5) stellt eine digitale Schnittstelle für Sensoren dar, die auf einer Zweidrahtleitung basiert und in der Automobilelektronik zum Anschluss ausgelagerter Sensoren an elektronische Steuergeräte eingesetzt wird. Unterstützt werden dabei Punkt-Zu-Punkt und Bus-Konfigurationen mit asynchroner und synchroner Kommunikation. Interfaces are used to exchange information, for example the exchange of data between sensors and an associated control unit. Especially in motor vehicles digital interfaces are used, which enable a secure and fast exchange of data. PSI5 (Peripheral Sensor Interface 5) is a digital interface for sensors that is based on a two-wire cable and used in automotive electronics to connect outsourced sensors to electronic control units. It supports point-to-point and bus configurations with asynchronous and synchronous communication.
Dabei arbeitet PSI5 nach dem Prinzip der Stromschnittstellenmodulation eines Sendestroms zur Datenübertragung auf die Versorgungsleitung. Durch den relativ hohen Signalstrom und die Bitcodierung im Manchestercode wird eine hohe Störsicherheit erreicht, wodurch der Einsatz einer kostengünstigen Zweidrahtleitung zur Verkabelung ausreichend ist. PSI5 works on the principle of power interface modulation of a transmission current for data transmission to the supply line. The relatively high signal current and the bit coding in the Manchester code high interference immunity is achieved, whereby the use of a cost two-wire cable for cabling is sufficient.
Im Automobilbereich werden seit einigen Jahren Sensoren mit PSI5-Schnittstelle und entsprechend auch Receiver und Transceiver für den Empfang von Sensordaten eingesetzt. Die bidirektionale Kommunikation ist ebenso über die Synchronisationspulse möglich, wobei die Daten vom Steuergerät zum Sensor über vorhandene bzw. fehlende Synchronisationspulse erfolgt. Die Information "vorhanden" entspricht dann logisch "1", die Information "nicht vorhanden" logisch "0". Alle Receiver und Transceiver verfügen über einen Manchester-Decoder und eine SPI-Schnittstelle für die Datenübertragung zum Mikrocontroller. Für die Erzeugung von Synchronisationspulsen benötigen die auf dem Markt befindlichen Receiver und Transceiver eine höhere Spannung (Vsync) als die Sensorversorgungsspannung für den Sensorruhestrom (VAS). Es gibt jedoch keinen Zeitstempel und damit keine Aussage, wie alt die empfangenen Daten sind. In the automotive sector, sensors with a PSI5 interface and corresponding receivers and transceivers have also been used for the reception of sensor data for several years. The bidirectional communication is also possible via the synchronization pulses, wherein the data from the control unit to the sensor via existing or missing synchronization pulses. The information "existing" then corresponds logically to "1", the information "not present" to logic "0". All receivers and transceivers have a Manchester decoder and an SPI interface for data transfer to the microcontroller. For the generation of synchronization pulses, the receivers and transceivers on the market require a higher voltage (Vsync) than the sensor supply voltage for the sensor quiescent current (VAS). However, there is no timestamp and thus no statement as to how old the received data is.
Es ist zu beachten, dass derzeit eingesetzte Motorsteuergeräte keine oder zumindest keine kostengünstige Gesamtlösung für die Erfassung von Manchestercodierten Daten und für die bidirektionale Kommunikation mit PSI5-Sensoren bieten. Daher gibt es auch nicht die Möglichkeit einer Motortuning-Erkennung. It should be noted that currently used engine control units offer no or at least no cost-effective overall solution for the acquisition of Manchester coded data and for bidirectional communication with PSI5 sensors. Therefore, there is also no possibility of engine tuning detection.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Steuergerät gemäß Anspruch 1 und ein Mikrocontroller mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgestellt. Ausführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung. Against this background, a control device according to claim 1 and a microcontroller with the features of claim 9 are presented. Embodiments result from the dependent claims and the description.
Mit dem vorgestellten Steuergerät ist eine kostengünstige Hardware-Lösung für Motorsteuergeräte gegeben. Die Funktionalität ist auch bei niedrigen Batteriespannungen, bis zu 3 V im Startfall, gewährleistet. Weiterhin ist eine bidirektionale Kommunikation bei Verwendung von Synchronisationspulsen mit verschiedener Länge für logisch "1 " und logisch "0" möglich. With the presented control unit, a cost-effective hardware solution for engine control units is given. The functionality is guaranteed even at low battery voltages, up to 3 V at startup. Furthermore, bidirectional communication is possible when using synchronization pulses of different lengths for logical "1" and logical "0".
Die Erzeugung der Vsync-Spannung kann mit einer im Transceiver-integrierten Schaltung (Bootstrap) durchgeführt werden. Außerdem ist eine schnelle Datenübertragung zeitkritischer Sensordaten und die Bestimmung der Entstehungszeit der Sensordaten möglich. Weiterhin ist eine Erkennung eines Motortunings durch Sensordatenverfälschung möglich. Dies wird durch bidirektionale Kommunikation ermöglicht. The generation of the Vsync voltage can be performed with a transceiver-integrated circuit (bootstrap). In addition, a fast data transmission of time-critical sensor data and the determination of the time of origin of the sensor data is possible. Furthermore, a detection of a motor tuning by sensor data corruption is possible. This is made possible by bidirectional communication.
Die beschriebene Hardware stellt eine kostengünstige Lösung für die Erfassung von PSI5-Sensordaten und für die bidirektionale Kommunikation mit PSI5- Sensoren dar. Zumindest in einigen der Ausgestaltungen ergeben sich gegenüber bekannten Lösungen erhebliche Vorteile. So ist eine kostengünstige Lösung bei Verwendung von Transceiver-internen Bootstrap-Schaltungen für die Erzeugung der Vsync-Spannungen gegenüber Lösung mit Step-up-Wandler möglich. Weiterhin kann eine Kostenreduktion durch Migration der meisten digitalen Funktionen aus dem Transceiver (CRC-Berechnung, Fehlermanagement der PSI5- Frames usw.) in den Mikrocontroller, da dieses zu einer Silizium-The hardware described provides a cost-effective solution for capturing PSI5 sensor data and for bi-directional communication with PSI5 sensors. At least in some of the embodiments, there are significant advantages over known solutions. So is a cost effective solution when using transceiver-internal bootstrap circuits for the generation of Vsync voltages compared to solution with step-up converter possible. Furthermore, a cost reduction can be achieved by migrating most of the digital functions from the transceiver (CRC calculation, error management of the PSI5 frames, etc.) into the microcontroller, since this leads to a silicon
Flächenreduktion führt, erreicht werden. Area reduction leads to be achieved.
Zusätzlich kann eine Vermeidung von zusätzlichem Jitter der Sensordaten verursacht durch fehlende Synchronisationspulse erreicht werden, indem für die bidi- rektionale Kommunikation Synchronisationspulse mit verschiedene Länge für "0" und "1 " verwendet werden. Die Latenzzeit und der Latenzzeitjitter für Sensordaten durch direkte Triggerung der Syncpuls-Ausgabe über diskrete Rechnerports kann verringert werden. Die maximal erreichbare Datenübertragung ist besonders wichtig für die Erfassung zeitkritischer Sensordaten (Raildrucksensor). In addition, avoidance of additional jitter of the sensor data caused by missing synchronization pulses can be achieved by using synchronization pulses with different lengths for "0" and "1" for bidirectional communication. The latency and latency jitter for sensor data can be reduced by directly triggering the sync pulse output over discrete computer ports. The maximum achievable data transmission is particularly important for the acquisition of time-critical sensor data (rail pressure sensor).
Weiterhin ist zu beachten, dass die "Altersbestimmung" der Raildrucksensor- Daten die Entwicklung von Software-Funktionen ermöglicht, die wiederum das Erreichen der EURO 6-Norm oder OBDII gewährleisten. Die bidirektionale Kommunikation hat einen großen Nutzen für Automobilhersteller, um z. B. ein Motor- tuning durch Sensormanipulation zu erkennen und damit unberechtigte Garantiefälle aufdecken zu können (z. B. Garantiebefunde bei Motorschäden). Furthermore, it should be noted that the "age determination" of the rail pressure sensor data allows the development of software functions, which in turn ensure the achievement of the EURO 6 standard or OBDII. Bidirectional communication has great benefits for automakers to For example, it is possible to detect engine tuning through sensor manipulation and thereby uncover unauthorized warranty claims (eg warranty findings in the event of engine damage).
Außerdem kann der Software-Ressourcenbedarf hinsichtlich Laufzeit, RAM- Bedarf und Interrupt-Handling durch die Hardware-Schnittstelle, verringert wer- den. Es ist nicht zwingend ein digitales Interface als Schnittstelle für das Übertragen der Diagnoseinformationen notwendig. Die Diagnose kann für alle drei (oder auch mehr) Transceiver über einen ADC-Eingang erfolgen. Für jeden im ASIC integrierten PSI5-Transceiver kann die Diagnose nach UBAT und GND erfolgen. Außerdem kann ein Lastabfall diagnostiziert werden. Alle Fehlerfälle sind eindeu- tig unterscheidbar. In addition, the software resource requirement with regard to runtime, RAM requirement and interrupt handling through the hardware interface can be reduced. It is not necessarily a digital interface as an interface for transmitting the diagnostic information necessary. The diagnosis can be made for all three (or even more) transceivers via an ADC input. For each ASIC integrated PSI5 transceiver, the diagnosis can be made according to UBAT and GND. In addition, a load drop can be diagnosed. All errors are clearly distinguishable.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained not only in the combination specified in each case, but which can be used in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des vorgestellten Steuergeräts in einer schematischen Darstellung. Figure 1 shows an embodiment of the presented control device in a schematic representation.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des vorgestellten Steuergeräts in einem Blockschaltbild. FIG. 2 shows a further embodiment of the presented control device in a block diagram.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.
In Figur 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform des beschriebenen Steuergeräts, insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet, dargestellt. Dieses Steuergerät 10 ist mit einer Anzahl von Sensoren, nämlich einem ersten Sensor 12, einem zweiten Sensor 14, einem dritten Sensor 16, einem vierten Sensor 18, einem fünften Sensor 20, einem sechsten Sensor 22 und einem siebten Sensor 24, über Zweidrahtleitungen 26 verbunden. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the described control unit, generally designated by the reference numeral 10. This control unit 10 is connected to a number of sensors, namely a first sensor 12, a second sensor 14, a third sensor 16, a fourth sensor 18, a fifth sensor 20, a sixth sensor 22 and a seventh sensor 24 via two-wire lines 26 ,
Das Steuergerät 10 weist einen Mikrocontroller 40 und einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC) 42 auf, in dem wiederum eine Transceiver-Einheit 44 für eine digitale Schnittstelle vorgesehen ist. Ein Schnittstellen-Controller 46 für die digitale Schnittstelle ist in dem Mikrocontroller 40 integriert. Über diese digitale Schnittstelle, die durch die Transceiver-Einheit 44 und den Schnittstellen- Controller 46 realisiert ist, erfolgt die Kommunikation des Steuergeräts 10 mit den Sensoren 12 bis 24. The control unit 10 has a microcontroller 40 and an application-specific circuit (ASIC) 42, in turn, in which a transceiver unit 44 is provided for a digital interface. An interface controller 46 for the digital interface is integrated in the microcontroller 40. Via this digital interface, which is implemented by the transceiver unit 44 and the interface controller 46, the communication of the control unit 10 with the sensors 12 to 24 takes place.
Der Mikrocontroller 40 und die Transceiver-Einheit 44 sind über eine Schnittstelle, in diesem Fall eine SPI-Schnittstelle 48, miteinander verbunden. Hierüber werden notwendige Daten ausgetauscht. Alternativ können eine ASC- Schnittstelle und/oder eine Parallel-Schnittstelle, die ebenfalls zur Kommunikation zwischen Transceiver und Mikrocontroller dienen kann, eingesetzt werden. The microcontroller 40 and the transceiver unit 44 are connected to one another via an interface, in this case an SPI interface 48. This will be used to exchange necessary data. Alternatively, an ASC Interface and / or a parallel interface, which can also serve for communication between the transceiver and microcontroller used.
Die durch die Transceiver-Einheit 44 und den Schnittstellen-Controller 46 ver- wirklichte digitale Schnittstelle des Steuergeräts 10 ermöglicht eine bidirektionaleThe digital interface of the control unit 10 realized by the transceiver unit 44 and the interface controller 46 enables bidirectional
Kommunikation mit den Sensoren 12 bis 24 und selbstverständlich auch mit (nicht dargestellten) Aktoren zur Steuerung und Regelung des Ablaufs einer Funktionseinheit, bspw. des Motors eines Kraftfahrzeugs. Figur 2 zeigt in einem Blockschaltbild ein Steuergerät 50 mit einem Mikrocontroller 52 und einer Transceiver-Einheit 53, die in einem ASIC 54 implementiert ist. Das Steuergerät 50 kommuniziert über einen ersten PSI5-Transceiver 130 mit einem ersten Sensor 56, einem zweiten Sensor 58 und einem dritten Sensor 60. In dem Mikrocontroller 52 ist ein Block 70 mit einem RAM-Baustein 72 und einemCommunication with the sensors 12 to 24 and of course also with (not shown) actuators for controlling and regulating the sequence of a functional unit, for example. The engine of a motor vehicle. FIG. 2 shows a block diagram of a control unit 50 having a microcontroller 52 and a transceiver unit 53, which is implemented in an ASIC 54. The control unit 50 communicates via a first PSI5 transceiver 130 with a first sensor 56, a second sensor 58 and a third sensor 60. In the microcontroller 52 is a block 70 with a RAM module 72 and a
Rechnerkern 74 vorgesehen. Weiterhin umfasst der Mikrocontroller 52 einen SPI-Baustein 76, einen ADC 78, einen Block 80 für einen direkten Speicherzugriff (DMA) und ein GTM 82. Weiterhin ist in dem Mikrocontroller 52 ein erster Schnittstellen-Controller 84, ein zweiter Schnittstellen-Controller 86 und ein dritter Schnittstellen-Controller 88 vorgesehen. Von den drei Schnittstellen-ControllernComputer core 74 is provided. Further, the microcontroller 52 includes an SPI device 76, an ADC 78, a direct memory access (DMA) block 80, and a GTM 82. Further, in the microcontroller 52, a first interface controller 84, a second interface controller 86, and a third interface controller 88 is provided. Of the three interface controllers
84, 86, 88, die als PSI5-Controller ausgebildet sind, ist zur Vereinfachung der Darstellung lediglich der erste Schnittstellen-Controller 84 im Detail gezeigt. Grundsätzlich können auch mehr oder weniger Schnittstellen-Controller integriert sein. 84, 86, 88, which are formed as PSI5 controllers, only the first interface controller 84 is shown in detail for ease of illustration. In principle, more or fewer interface controllers can also be integrated.
Dieser erste Schnittstellen-Controller 84 umfasst ein RAM-Register 100 zur Abspeicherung der empfangenen PSI5-Frames sowie der zugehörigen Zeitstempel und der zugehörigen Diagnosebits, ein RAM-Empfangs-Register 102 zur Zwi- schenspeicherung des gerade empfangenen PSI5-Frame sowie dessen zugehö- rigen Zeitstempel, einen Manchester-Decoder 104, ein RAM-Register 106 für den optionalen seriellen Daten-Frame (siehe PSI5-Spec V2.0: Serial Channel), ein Diagnoseregister 108 zur Zwischenspeicherung der Diagnosebits des gerade empfangenen PSI5-Frame, eine Einheit 110 für die Ausgabe der Trigger-Pulse zur Erzeugung der Synchronpulse, ein Upstream-Datenregister für die Vorberei- tung und Zwischenspeicherung der zu sendenden Daten zu den Sensoren bzw.This first interface controller 84 comprises a RAM register 100 for storing the received PSI5 frames and the associated time stamps and the associated diagnostic bits, a RAM receive register 102 for buffering the currently received PSI5 frame and its associated Timestamp, a Manchester decoder 104, an optional serial data frame RAM register 106 (see PSI5-Spec V2.0: Serial Channel), a diagnostics register 108 for latching the diagnostic bits of the PSI5 frame being received, a unit 110 for the output of the trigger pulses for generating the synchronization pulses, an upstream data register for the preparation and buffering of the data to be sent to the sensors or
Aktoren 112 und ein Konfigurationsregister 1 14. In der Transceiver-Einheit 53 sind ein Multiplexer 120, eine erste Bootstrap- Schaltung 122, eine zweite Bootstrap-Schaltung 124, ein erster PSI5-Transceiver 130, ein zweiter PSI5-Transceiver 132, ein dritter PSI5-Transceiver 134 und eine 5 Ladungspumpe 136 vorgesehen. Zur Spannungsversorgung ist ein Spannungsregler 140 vorgesehen. Es können auch mehr oder weniger PSI5-Transceiver und Bootstrap-Schaltungen integriert sein. Actuators 112 and a configuration register 1 14. Transceiver unit 53 includes a multiplexer 120, a first bootstrap circuit 122, a second bootstrap circuit 124, a first PSI5 transceiver 130, a second PSI5 transceiver 132, a third PSI5 transceiver 134, and a charge pump 136 intended. For power supply, a voltage regulator 140 is provided. There may also be more or fewer PSI5 transceivers and bootstrap circuits integrated.
Das dargestellte Steuergerät 50 findet bspw. Anwendung im Antrieb bzw. Power- 10 train eines Kraftfahrzeugs. Die Versorgung der PSI5-Transceiver 130, 132 und The illustrated control unit 50 finds, for example, application in the drive or power train of a motor vehicle. Supplying the PSI5 transceivers 130, 132 and
134 im ASIC 54 erfolgt über die VPR-Spannung des Spannungsreglers 140. Dieser verfügt hierzu sowohl über einen Buck- als auch über einen Boost-Regler.  134 in the ASIC 54 is via the VPR voltage of the voltage regulator 140. This has both a buck and a boost controller.
Damit liegt die VPR-Spannung bei etwa 6 V, selbst in dem Fall, dass die Bartel s rieversorgungsspannung des Motorsteuergeräts während eines Startvorganges auf z. B. 3 V einbricht. Um für die Sensoren 56, 58 und 60 die in der PSI5- Spezifikation spezifizierte minimale Versorgungsspannungen sichern zu können, verfügt der Vorspannungsregler 140 über die Möglichkeit, per SPI die VPR- Spannung von 6 V auf 6,5 V zu erhöhen. Für die Erzeugung der Vsync- 20 Spannungen werden die beiden Bootstrap-Schaltungen 122 und 124 verwendet. Thus, the VPR voltage is about 6 V, even in the case that the Bartels s supply voltage of the engine control unit during a startup on z. B. 3 V breaks. In order to be able to secure the minimum supply voltages specified in the PSI5 specification for the sensors 56, 58 and 60, the bias regulator 140 has the possibility of increasing the VPR voltage from 6 V to 6.5 V via SPI. For the generation of the Vsync voltages, the two bootstrap circuits 122 and 124 are used.
Diese Lösung ist kostengünstiger als die Lösung mit Step-up-Wandler.  This solution is less expensive than the step-up converter solution.
Die Hauptfunktionen der PSI5-Transceiver 130, 132 und 134 sind: The main functions of the PSI5 transceivers 130, 132 and 134 are:
25 · Spannungsversorgung der Sensoren, z. B. 56, 58 und 60, am PSI5-Transceiver 25 · Power supply of the sensors, eg. 56, 58 and 60, on the PSI5 transceiver
130,  130
• Erzeugung von Synchronisationspulsen, Generation of synchronization pulses,
30 · Umwandlung der strommodulierten Sensordaten in spannungsmodulierte Daten. 30 · Conversion of the current-modulated sensor data into voltage-modulated data.
Als Trigger-Signal für die Synchronisationspulse dienen Transceiver-Eingänge 160, 162 und 164. Die Trigger-Signale werden in den PSI5-Controllern 84, 86 35 und 88 des Mikrocontrollers 52 erzeugt. Die Manchester-codierten Daten werden direkt über getrennte Leitungen 150, 152, 154 für jeden Transceiver 130, 132, 134 an den Mikrocontroller 52 weitergeleitet. Dies ermöglicht eine höhere Übertragungsrate und Übertragungssicherheit als die Übertragung aller Sensordaten über SPI bzw. ASC. Weitere Vorteile gegenüber SPI-Datenübertragung sind: latenzzeitoptimierte Übertragung und SW-Ressourcen, optimierte Übertragung. Transceiver inputs 160, 162 and 164 are used as the trigger signal for the synchronization pulses. The trigger signals are generated in the PSI5 controllers 84, 86 and 88 of the microcontroller 52. The Manchester coded data is transmitted directly over separate lines 150, 152, 154 for each transceiver 130, 132, 134 forwarded to the microcontroller 52. This allows a higher transmission rate and transmission security than the transmission of all sensor data via SPI or ASC. Further advantages over SPI data transmission are: latency-optimized transmission and SW resources, optimized transmission.
Hierdurch ist ein Vorteil für zeitkritische Sensoren, wie z. B. den Raildrucksensor, gegeben. Das Synchronsignal (in Form des Synchronpulses) kann mit minimalem Latenzzeitj itter erzeugt werden. Die Daten werden in den PSI5-Controllern 84, 86 und 88 des Mikrocontroller 52 dekodiert und mit Zeitstempel versehen. Dies ermöglicht die Bestimmung der Entstehungszeit der Sensordaten. This is an advantage for time-critical sensors, such. B. the rail pressure sensor given. The sync signal (in the form of the sync pulse) can be generated with minimal latency time. The data is decoded and time-stamped in the PSI5 controllers 84, 86 and 88 of the microcontroller 52. This allows the determination of the time of origin of the sensor data.
Die PSI5-Controller 84, 86 und 88 im Mikrocontroller 52 erzeugen die Trigger- Signale für die Synchronisationspulse und bestimmen die Länge des Sync- Pulses. Damit wird eine "Upstream"-Kommunikation (Mikrocontroller zum Sen- sor) ermöglicht. Diese Art der Kommunikation hat gegenüber der Lösung derThe PSI5 controllers 84, 86 and 88 in the microcontroller 52 generate the trigger signals for the synchronization pulses and determine the length of the sync pulse. This enables "upstream" communication (microcontroller to the sensor). This type of communication has compared to the solution of
Kommunikation über fehlende Sync-Pulse den Vorteil, dass zusätzliche Jitter verursacht von unterschiedlichen Sensor- und Mikrocontroller-Clocks vermieden werden können. Dies ist dadurch bedingt, dass die Sensoren 56, 58 und 60 sich auf die steigendeCommunication about missing sync pulses has the advantage that additional jitter caused by different sensor and microcontroller clocks can be avoided. This is due to the fact that the sensors 56, 58 and 60 are on the rising
Flanke des Sync-Pulses synchronisieren und Daten nach Erkennung dieser Flanke senden. Sollte der Mikrocontroller 52 Daten zu den Sensoren 56, 58 und 60 senden, die z. B. drei hintereinander kommende "0" beinhalten, führt dieser zu drei fehlenden Synchronisationspulsen. Synchronize the edge of the sync pulse and send data after detection of this edge. Should the microcontroller 52 send data to the sensors 56, 58 and 60, e.g. B. include three consecutively coming "0", this leads to three missing synchronization pulses.
Die Sensoren 56, 58 und 60 sollten über einen Zeitgeber bzw. Timer verfügen, der das Senden der Daten im richtigen Zeitraum ermöglicht. Da der Sensor-Takt, der den Timer bedient, eine andere Frequenzen als der Mikrocontroller-Takt hat, kommt es dabei zum zusätzlichen Jitter. The sensors 56, 58 and 60 should have a timer which allows the data to be sent in the correct time frame. Since the sensor clock, which operates the timer, has a different frequencies than the microcontroller clock, it comes with additional jitter.
Die Sensordaten werden vom RAM-Register 100 des PSI5-Controllers 84 über DMA 80 in den RAM 72 des Mikrocontrollers 52 übertragen und dann dem Rechnerkern 74 zur Verfügung gestellt. Dieser Block 70 (RAM 74 + Rechnerkern bzw. μΟ-ΟθΓβ 74) ist ASIL D konform. Die Integration der RAM-Register und der digitalen Funktionen, wie z. B. die Erzeugung der Trigger-Signale für Sync-Pulse, Manchester-Dekodierung in den Mikrocontroller 52, führt zur Kostenreduktion gegenüber Lösung mit "Stand- alone" PSI5-Transceiver. Dies zusammen mit der Bootstrap-Schaltung führt zu einer kostenoptimierten Lösung für PSI5-Anwendungen. The sensor data is transferred from the RAM register 100 of the PSI5 controller 84 via DMA 80 into the RAM 72 of the microcontroller 52 and then provided to the computer core 74. This block 70 (RAM 74 + processor core or μΟ-ΟθΓβ 74) is ASIL D compliant. The integration of the RAM registers and the digital functions, such. As the generation of the trigger signals for sync pulses, Manchester decoding in the microcontroller 52, leads to the cost reduction over solution with "stand-alone" PSI5 transceiver. This, along with the bootstrap circuitry, results in a cost-optimized solution for PSI5 applications.
Der Mikrocontroller 52 kann über ein Verschlüsselungskonzept verfügen, das eine sichere Tuningerkennung ermöglicht: Auch ein Frage-Antwort-Verfahren über eine bidirektionale Kommunikation ist möglich. The microcontroller 52 may have an encryption concept that enables secure tuning recognition: A question-answer procedure via bidirectional communication is also possible.

Claims

Steuergerät mit einem Mikrocontroller (40, 52) und einer digitalen Schnittstel le, wobei die digitale Schnittstelle eine Transceiver-Einheit (44, 53) und mindestens einen Schnittstellen-Controller (46, 84, 86, 88) umfasst, wobei der mindestens eine Schnittstellen-Controller (46, 84, 86, 88) der digitalen Schnittstelle in dem Mikrocontroller (40, 52) integriert ist. A control unit comprising a microcontroller (40, 52) and a digital interface, the digital interface comprising a transceiver unit (44, 53) and at least one interface controller (46, 84, 86, 88), the at least one interface -Controller (46, 84, 86, 88) of the digital interface in the microcontroller (40, 52) is integrated.
Steuergerät nach Anspruch 1 , das als digitale Schnittstelle eine PSI5- Schnittstelle aufweist. Control device according to claim 1, which has as a digital interface a PSI5 interface.
Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dem ein externer Spannungsregler (140) zur Versorgung der Transceiver-Einheit (44, 53) zugeordnet ist. Control unit according to Claim 1 or 2, to which an external voltage regulator (140) for supplying the transceiver unit (44, 53) is assigned.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine SPI- Schnittstelle (48) für eine Kommunikation zwischen dem Mikrocontroller (40, 52) und der Transceiver-Einheit (44, 53) vorgesehen ist. Control unit according to one of Claims 1 to 3, in which an SPI interface (48) is provided for communication between the microcontroller (40, 52) and the transceiver unit (44, 53).
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Transceiver- Einheit (44, 53) in einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) (42, 54) implementiert ist. A controller according to any one of claims 1 to 4, wherein the transceiver unit (44, 53) is implemented in an application specific integrated circuit (ASIC) (42, 54).
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem in dem mindestens einen Schnittstellen-Controller (46, 84, 86, 88) ein Manchester-Decoder (104) vorgesehen ist. A controller according to any one of claims 1 to 5, wherein a Manchester decoder (104) is provided in the at least one interface controller (46, 84, 86, 88).
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem in der Transceiver- Einheit (44, 53) eine Ladungspumpe (136) vorgesehen ist. Control unit according to one of Claims 1 to 6, in which a charge pump (136) is provided in the transceiver unit (44, 53).
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem in dem Mikrocontroller (40, 52) ein ADC (78) für die Auswertung der Ausgangsspannungen der Transceiver-Einheit (44, 53) zur Diagnose vorgesehen ist. Controller according to one of claims 1 to 7, wherein in the microcontroller (40, 52) an ADC (78) for the evaluation of the output voltages of the transceiver unit (44, 53) is provided for diagnosis.
9. Mikrocontroller für ein Steuergerät (10, 50), wobei in dem Mikrocontroller (40, 52) ein Schnittstellen-Controller (46, 84, 86, 88) einer digitalen Schnittstelle integriert ist. 9. microcontroller for a control unit (10, 50), wherein in the microcontroller (40, 52) an interface controller (46, 84, 86, 88) of a digital interface is integrated.
10. Mikrocontroller nach Anspruch 9, bei dem der Schnittstellen-Controller (46, 84, 86, 88) für eine PSI5-Schnittstelle vorgesehen ist. The microcontroller of claim 9, wherein the interface controller (46, 84, 86, 88) is for a PSI5 interface.
PCT/EP2012/055517 2011-04-21 2012-03-28 Control device having a digital interface WO2012143216A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012800191205A CN103477332A (en) 2011-04-21 2012-03-28 Control device having a digital interface
KR1020137027580A KR20140030159A (en) 2011-04-21 2012-03-28 Control device having a digital interface

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011007851A DE102011007851A1 (en) 2011-04-21 2011-04-21 Control unit with a digital interface
DE102011007851.7 2011-04-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012143216A1 true WO2012143216A1 (en) 2012-10-26

Family

ID=45977342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/055517 WO2012143216A1 (en) 2011-04-21 2012-03-28 Control device having a digital interface

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20140030159A (en)
CN (1) CN103477332A (en)
DE (1) DE102011007851A1 (en)
WO (1) WO2012143216A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017221429A1 (en) * 2017-11-29 2019-05-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Means of transport, work machine and bus participant for a PSI-5 bus

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008011945A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Robert Bosch Gmbh Method for data transfer from serially arranged crash-relevant sensors to controller of serial bus system for control of personal protection unit for vehicle, involves transferring respective data by sensors in predetermined time slots
DE102008000810A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 Robert Bosch Gmbh Control device for controlling personal protective units for vehicle depending on signal of accident sensor external to control device, has integrated switching circuit with interface for linking signals in transmission protocol
DE102010029349A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Control unit for exchanging data with a peripheral unit, peripheral unit, and method for data exchange

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10223364A1 (en) * 2002-05-25 2003-12-04 Bosch Gmbh Robert Control device in a vehicle and sensor
WO2004029814A2 (en) * 2002-09-24 2004-04-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Interface integrated circuit device for a usb connection
CN1570669A (en) * 2003-07-18 2005-01-26 李世雄 Distance sensing method and device for reversal radar

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008011945A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Robert Bosch Gmbh Method for data transfer from serially arranged crash-relevant sensors to controller of serial bus system for control of personal protection unit for vehicle, involves transferring respective data by sensors in predetermined time slots
DE102008000810A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 Robert Bosch Gmbh Control device for controlling personal protective units for vehicle depending on signal of accident sensor external to control device, has integrated switching circuit with interface for linking signals in transmission protocol
DE102010029349A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Control unit for exchanging data with a peripheral unit, peripheral unit, and method for data exchange

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"PSI5 Peripheral Sensor Interface Specification V1.3", 29 July 2008 (2008-07-29), pages 1 - 46, XP055028023, Retrieved from the Internet <URL:http://www.psi5.org/en/pool/pdf/psi5_specification_v13_080729.pdf> [retrieved on 20120523] *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011007851A1 (en) 2012-10-25
CN103477332A (en) 2013-12-25
KR20140030159A (en) 2014-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2286551B1 (en) Serial-peripheral interface with reduced number of connection lines
DE102012209636B4 (en) Transceiver for transmission of a signal encoded to contain timing information and communication system
DE19733748C2 (en) Data transfer device
EP2526431B1 (en) Method and device for monitoring a frequency signal
EP2359539B1 (en) Data transmission protocol
EP2148178B1 (en) Digital, bidirectional data transfer method
EP1371045B1 (en) Device for data transmission between vehicle sensors and a processor in a controller
DE102010010198B4 (en) System and method for testing a module
DE102013210064A1 (en) Method for providing a generic interface and microcontroller with generic interface
DE102013210077A1 (en) Method for providing a generic interface and microcontroller with generic interface
DE102013210182A1 (en) Method for providing a generic interface and microcontroller with generic interface
DE102010040772A1 (en) Decoding unit for conversion of differential Manchester signal into binary signal, has logic unit that detects whether flanks are provided in Manchester signal or not, where decoding unit sets level in binary signal during absence of flanks
DE102016101738A1 (en) Sensor bus system and unit with internal event verification
WO2013041296A1 (en) Method and apparatus for coupling a first sensor to at least one second sensor
EP1315337B1 (en) BUS-Interface
DE102011007849A1 (en) Control unit with digital interface
DE102005057309A1 (en) Control device for data transmission in data bus, has microprocessor detecting and evaluating data bus-voltage level, where high-speed-CAN and low-speed-CAN-transceivers are distinguishably and individually controllable over voltage level
WO2012143216A1 (en) Control device having a digital interface
EP1399831B1 (en) Device and method for converting a diagnostic interface to spi standard
DE102011004360B4 (en) Communication system with an electronic circuit controllable by a computing unit, in particular for a motor vehicle
WO2002093394A2 (en) Method for transmitting data between a master and at least one slave
DE102013210066A1 (en) A method for providing a generic interface with CRC functionality and a generic interface and CRC unit microcontroller
EP1520382B1 (en) Method and device for data transmission
WO2018033294A1 (en) Method, sensor, and controller for transmitting a data packet from a sensor to a controller
DE102020202430A1 (en) Communication arrangement for a vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12715546

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137027580

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12715546

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1