專利名稱：外圍單元、與其交換數(shù)據(jù)的控制單元和數(shù)據(jù)交換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于與至少一個外圍單元交換數(shù)據(jù)的具有至少一個通信接口的控制單元，其中通信接口被構(gòu)造來在第一同步工作方式中將同步信號傳輸給外圍單元。此外，本發(fā)明還涉及一種用于與控制單元交換數(shù)據(jù)的外圍單元以及一種用于在控制單元和外圍單元之間交換數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
前面所述類型的控制單元、外圍單元和驅(qū)動方法例如在汽車領(lǐng)域中是公知的，其中數(shù)據(jù)在被構(gòu)造為傳感器模塊的外圍單元與控制單元之間被交換。數(shù)據(jù)交換例如可以在使用外圍傳感器接口(PSI5)標準的情況下、尤其是按照PSI5 1. 3版本來進行。公知系統(tǒng)的缺點在于數(shù)據(jù)交換的靈活性低，使得并非在所有應(yīng)用領(lǐng)域都給出了在各種部件之間的最佳的通信。

發(fā)明內(nèi)容
依此，本發(fā)明的任務(wù)是改進開頭所述類型的控制單元、外圍單元和方法，使得給出更大的數(shù)據(jù)交換靈活性。在開頭所述類型的控制單元的情況下，該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過如下方式來解決 通信接口被構(gòu)造來改變在兩個相繼的同步信號之間的時間間隔。這引起了如下優(yōu)點控制單元可以以特別靈活的方式請求例如響應(yīng)于同步信號的接收而由外圍單元發(fā)送的傳感器數(shù)據(jù)。例如，可以通過減小在相繼的同步信號之間的時間間隔提高從外圍單元被傳輸給控制單元的數(shù)據(jù)包的頻率。由此，例如可以在將傳感器數(shù)據(jù)從外圍單元傳輸給控制單元時實現(xiàn)更高的時間分辨率，而且能改變變量。同樣可能的是，只有當在控制單元中實際需要外圍單元的傳感器數(shù)據(jù)時，才有針對性地通過增大相繼的同步信號的時間間隔來由控制單元或其通信接口請求這些傳感器數(shù)據(jù)。依此，根據(jù)本發(fā)明的對相繼的同步信號的時間間隔的改變有利地使得能夠偏離用于將數(shù)據(jù)從外圍單元傳輸給控制單元的固定時間柵格(Zeitraster)。由此，尤其是也可以通過以下方式實現(xiàn)以事件控制的方式將數(shù)據(jù)傳輸給控制單元控制單元或其通信接口動態(tài)地確定同步信號的時間間隔，使得只有當在控制單元中需要外圍單元的新數(shù)據(jù)時，同步信號才被輸出給外圍單元。尤其是，在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的原理的情況下也可能的是在通信接口工作期間改變相繼的同步信號之間的時間間隔，其中時間間隔的變化尤其是也可以多次地在緊緊相繼的通信循環(huán)中進行。以這種方式，多個相繼的從外圍單元到控制單元的數(shù)據(jù)幀可以在使用在各個數(shù)據(jù)幀之間的分別不同的時間間隔的情況下被請求和被傳輸。在根據(jù)本發(fā)明的控制單元的特別優(yōu)選的實施形式中，通信接口被構(gòu)造來至少有時根據(jù)外圍傳感器接口(PSI5)標準、尤其是按照PSI5 1. 3版本執(zhí)行與外圍單元的數(shù)據(jù)交換。由此，根據(jù)本發(fā)明的控制單元可以被集成到現(xiàn)有的(如尤其是在汽車領(lǐng)域中出現(xiàn)的)傳感器網(wǎng)絡(luò)中。除了傳統(tǒng)的完全符合PSI5的運行之外，根據(jù)本發(fā)明的控制單元有利地還可以附加地進行前面所描述的對兩個相繼的同步信號之間的時間間隔的改變，以便使在其它情況下符合PSI5的數(shù)據(jù)傳輸在控制單元中的數(shù)據(jù)幀的獲得的頻率方面與需求(例如控制單元的特別的工作狀態(tài))相匹配。就這點而言，根據(jù)本發(fā)明的原理是對1. 3版本的PSI5標準的有利的擴展。PSI5標準的另一有利的補充依照本發(fā)明的另一實施形式通過如下方式得到通信接口被構(gòu)造來，在與外圍單元交換數(shù)據(jù)時，通過從可預(yù)先給定的時刻起不再將同步信號傳輸給外圍單元而執(zhí)行從第一同步工作方式到第二異步工作方式的變動。這意味著在有意地違反根據(jù)1. 3版本的PSI5標準的情況下(從同步工作方式出發(fā))，從可預(yù)先給定的時刻起不再將同步信號從控制單元輸出給至少一個外圍單元，由此有利地用信號通知外圍單元，希望從過去的同步工作方式過渡到異步工作方式。異步工作方式如本身已經(jīng)從PSI5規(guī)范中已知的那樣(參見PSI5規(guī)范1. 3版本的第2. 3章)的特征在于，并不根據(jù)控制單元的以前所接收到的同步信號將外圍單元的數(shù)據(jù)發(fā)送給該控制單元，而是更確切地說根據(jù)外圍單元的至少一個內(nèi)部工作參數(shù)、譬如外圍單元的內(nèi)部定時器單元的信號來將外圍單元的數(shù)據(jù)發(fā)送給該控制單元。在另一非常有利的實施形式中規(guī)定，通信接口被構(gòu)造來在與外圍單元交換數(shù)據(jù)時，通過從可預(yù)先給定的時刻起將同步信號傳輸給外圍單元而執(zhí)行從第二異步工作方式到第一同步工作方式的變動。由此，有利地可以(尤其是在不需要完整初始化整個系統(tǒng)的情況下)從異步工作方式過渡到同步工作方式。在根據(jù)本發(fā)明的控制單元的另一有利的實施形式中規(guī)定，通信接口被構(gòu)造來根據(jù)如下因素形成兩個相繼的同步信號之間的時間間隔a)集成到通信接口中的定時器單元和 /或b)控制單元的定時器單元和/或c)控制單元的至少一個工作狀態(tài)和/或工作狀態(tài)變化。集成到通信接口中的定時器單元例如可以為本身公知的定時器，如在傳統(tǒng)的微控制器中或者也在數(shù)字信號處理器中所設(shè)置并且通常被稱作定時器(Timer)的那樣。同樣，可能求助于控制單元的定時器單元，以便形成在相繼的同步信號之間的時間間隔。完全特別有利地，相繼的同步信號的時間間隔可替換地或補充地根據(jù)控制單元的至少一個工作狀態(tài)和/或工作狀態(tài)變化來形成，這除了純粹的時間同步的形成之外尤其是也使得能夠以事件控制的方式形成時間間隔。例如，在使用用于汽車的內(nèi)燃機的控制設(shè)備(發(fā)動機控制設(shè)備) 內(nèi)的控制單元的情況下實現(xiàn)了對相繼的同步信號的時間間隔以事件控制的方式進行調(diào)整， 使得同步信號與內(nèi)燃機的曲軸角同步地從控制單元被輸出給至少一個外圍單元。由此可以有利地由控制單元與曲軸角同步地請求所涉及的外圍單元的相對應(yīng)的傳感器值或者通常請求所涉及的外圍單元的數(shù)據(jù)幀。在根據(jù)本發(fā)明的控制單元的另一特別優(yōu)選的實施形式中，控制單元被構(gòu)造為微控制器或者被構(gòu)造為數(shù)字信號處理器(DSP)，并且至少一個通信接口至少部分地被構(gòu)造為微控制器和/或數(shù)字信號處理器的集成的外圍部件。根據(jù)本發(fā)明的通信接口的功能可以特別優(yōu)選地至少部分地以硬件來實現(xiàn)，其中相對應(yīng)的硬件部件可以直接集成到微控制器或者數(shù)字信號處理器中。此外可能的是，將用于實現(xiàn)通信接口的相對應(yīng)的硬件部件構(gòu)造為分立的半導(dǎo)體電路裝置，這些半導(dǎo)體電路裝置與微控制器或者數(shù)字信號處理器一起被集成到共同的芯片殼體中?？刂茊卧?或通信接口也可以被構(gòu)造為專用集成電路(ASIC)。根據(jù)權(quán)利要求12所述的外圍單元作為本發(fā)明的任務(wù)的另一解決方案予以說明。此外，根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法作為本發(fā)明的任務(wù)的另一解決方案予以說明。其它有利的實施形式是從屬權(quán)利要求的主題。


本發(fā)明的其它特征、應(yīng)用可能性和優(yōu)點從以下對本發(fā)明的實施例的描述中得到， 這些實施例在附圖的圖中示出。在此，所有所描述的或者所示的特征單獨地或者任意組合地形成了本發(fā)明的主題，而與其在權(quán)利要求書中的概括或者其引用關(guān)系無關(guān)以及與其在說明書中的措詞或在附圖中的圖示無關(guān)。在附圖中
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的控制單元的第一實施形式的簡化框圖， 圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的通信接口的實施形式的簡化框圖， 圖3示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的實施形式的各種工作參數(shù)的時間變化過程， 圖4示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實施形式的各種工作參數(shù)的時間變化過程，
以及
圖5示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的另一實施形式的各種工作參數(shù)的時間變化過程。
具體實施例方式圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的控制單元100的框圖?？刂茊卧?00被設(shè)置用于與至少一個外圍單元200進行數(shù)據(jù)交換并且可以例如在汽車領(lǐng)域中(尤其是為了構(gòu)造傳感器網(wǎng)絡(luò)和/或執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò))被采用。例如，外圍單元200可以是如下傳感器模塊該傳感器模塊通過要詳細描述的通信接口 110與控制單元100交換數(shù)據(jù)?？刂茊卧?00可以例如直接分析或者也可以僅僅準備數(shù)據(jù)并且可以將這些數(shù)據(jù)輸出給另一控制單元(未示出)。根據(jù)優(yōu)選的實施形式，控制單元100是通常被構(gòu)造為微控制器或者也被構(gòu)造為數(shù)字信號處理器(DSP)的控制設(shè)備，該控制設(shè)備被構(gòu)造用于控制或調(diào)節(jié)汽車的內(nèi)燃機的運行 (發(fā)動機控制設(shè)備)?？刂圃O(shè)備100的相對應(yīng)的部件對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的并且出于清楚性原因而未在圖中畫出。針對在控制單元100和外圍單元200之間的數(shù)據(jù)交換，控制單元100擁有至少一個通信接口 110。尤其是，如果多個外圍單元(未示出)要同時以單獨的點對點連接被連接到控制單元100，那么控制單元100對此也可以與此相應(yīng)地具有多個通信接口 110。然而在本情況下(在不限制一般性的情況下)按照重點描述了在外圍單元200與在圖1中用110標明的通信接口之間的通信。根據(jù)特別優(yōu)選的實施形式，通信接口 110被構(gòu)造來至少有時根據(jù)外圍傳感器接口 (PSI5)標準、尤其是按照PSI5 1. 3版本及以下版本而執(zhí)行與外圍單元200的數(shù)據(jù)交換。這意味著根據(jù)本發(fā)明的通信接口 110例如可以與現(xiàn)有的符合PSI5的外圍單元相組合。與根據(jù)PSI5標準1. 3版本的同步數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓餐幵谟谕ㄟ^也稱作同步脈沖的同步信號從控制單元100被輸出給外圍單元，請求從外圍單元200向控制單元100或通信接口 110的數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)這樣的同步信號的接收，外圍單元200根據(jù)PSI5標準通常將一個或者多個數(shù)據(jù)幀向回發(fā)送給控制單元100，例如也參照PSI5標準的技術(shù)規(guī)范的第2. 4章，如在因特網(wǎng)中以 www. psi5. org/en/pool/pdf/psi5_specification_vl3_080729. pdf 之名可被調(diào)用的那樣。在該標準的補充方案中，本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施形式建議通信接口 110被構(gòu)造來改變在兩個相繼的同步信號之間的時間間隔。由此有利地給出了如下可能性在控制單元110方面以靈活的方式和方法預(yù)先給定外圍單元200應(yīng)該何時將數(shù)據(jù)傳輸給控制單元 100。如果外圍單元200例如要以比較大的頻率將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給控制單元100，則控制單元100由于根據(jù)本發(fā)明的通信接口 110可以與此相應(yīng)地減小在兩個相繼的同步信號之間的時間間隔。應(yīng)理解的是，必須將兩個相繼的同步信號之間的最小可預(yù)先給定的時間間隔選擇為使得相對應(yīng)的數(shù)據(jù)通信受外圍單元200支持。同樣的情況適用于在相繼的同步脈沖之間的時間間隔向上偏離標準值。在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的原理的情況下，控制單元100因此可以有利地將從外圍單元 200方面到控制單元100的數(shù)據(jù)幀的傳輸頻率確定為使得例如使用僅僅大約IOOms的時間間隔(而不是按照標準固定地預(yù)先給定的為500ms 士 1%的“同步信號周期(Sync Signal Period)”、即在相繼的符合PSI5的同步脈沖之間的時間間隔)。只要希望從外圍單元200 向控制單元100的數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率較小，就可以將在相繼的同步脈沖之間的時間間隔也選擇為大于在標準中固定限定的值，例如大約1000ms或者更大。由此，根據(jù)本發(fā)明的控制單元100可以以靈活的方式和方法請求外圍單元200的傳感器數(shù)據(jù)，即準確地說如果在控制單元110中需要這些傳感器數(shù)據(jù)(例如用于進一步計算)，那么請求這些傳感器數(shù)據(jù)。除了提高的靈活性之外，通過根據(jù)本發(fā)明的原理附加地也給出了節(jié)約電能的潛力，因為(至少在控制單元100的一些工作方式中)也盡可能地省去從外圍單元200到控制單元100的不必要頻繁的數(shù)據(jù)傳輸。此外，在控制單元100的需要通過外圍單元200提供的傳感器數(shù)據(jù)的特別高的時間分辨率的這種工作狀態(tài)下，可以將在同步脈沖之間的時間間隔選擇得特別小，以便在每個時間單位將與此相應(yīng)地多的數(shù)據(jù)幀從外圍單元200傳輸給控制單元100。前面所闡述的根據(jù)本發(fā)明的原理可以套用于所有根據(jù)按照1. 3版本及以下版本的PSI5標準的同步數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪\行變形方案以及套用于所有其它其中使用同步信號的數(shù)據(jù)傳輸。依照另一實施形式，可以動態(tài)地、即在通信接口 110工作期間改變在同步信號或同步脈沖之間的時間間隔。由此可設(shè)想的是，從一個同步脈沖到下一同步脈沖地改變這兩個脈沖之間的時間間隔，使得可能甚至不再給出在相繼的同步脈沖之間的固定的時間柵格。這考慮如下情形從控制單元100方面，尤其是在構(gòu)造為用于內(nèi)燃機的控制設(shè)備的情況下，期望與曲軸角同步地檢測外圍單元200的數(shù)據(jù)。在這種情況下，同步脈沖通過控制單元 100或其通信接口 110與事件相關(guān)地(即例如根據(jù)另外通過控制單元100確定的曲軸角信息)被輸出給外圍單元200，例如以便根據(jù)曲軸角的可預(yù)先給定的改變來請求外圍單元200 的相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)。
根據(jù)特別優(yōu)選的實施形式，控制單元100被構(gòu)造為微控制器或者數(shù)字信號處理器，并且至少一個通信接口 110至少部分地被構(gòu)造為微控制器和/或數(shù)字信號處理器的集成的外圍部件。在這種情況下，通信接口 110的功能不僅可以完全以硬件來實現(xiàn)而且可以完全以軟件來實現(xiàn)或者可以以其任意組合來實現(xiàn)。依照另一實施形式，通信接口 110可以使用控制單元100的定時器單元102 (圖 1)，例如通常的定時器組件(“通用定時器(General Purpose Timer)”)，以便確定或形成相繼的同步信號的時間間隔。例如，通信接口 110可以直接由控制單元100的定時器單元102 的計數(shù)器值導(dǎo)出同步信號的時間間隔。就這點而言，通信接口 110不需要自己的定時器單兀。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的通信接口 110的實施形式的簡化框圖。在該實施形式中，通信接口 Iio擁有自己的集成定時器單元112，該集成定時器單元112替換于控制單元 100的定時器單元102 (圖1)地或者對控制單元100的定時器單元102 (圖1)補充地可以被考慮用于形成同步脈沖的時間間隔。如已經(jīng)描述的那樣，可替換地或者補充地也可以使用控制單元100的工作狀態(tài)或工作狀態(tài)過渡，以便通過通信接口 110確定相繼的同步脈沖的時間間隔。由此例如可能的是，根據(jù)控制單元100的中斷事件或者控制單元100的另外的工作參數(shù)確定同步脈沖的時間間隔。在優(yōu)選的實施形式中，通信接口 110擁有解碼單元114，該解碼單元114為此被構(gòu)造來對由外圍單元200接收到的數(shù)據(jù)信號進行解碼。在使用根據(jù)本發(fā)明的控制單元100來進行符合PSI5的數(shù)據(jù)通信時，由外圍單元200進行曼徹斯特編碼通常將隨著而來，這意味著從外圍單元200提供給控制單元100的傳感器數(shù)據(jù)或者另外的數(shù)據(jù)具有曼徹斯特編碼。 因而特別有利的是，在通信接口 110中存在相對應(yīng)的解碼單元114，以便使得能夠?qū)υ诳刂茊卧?00中所接收到的信號進行有效的解碼。特別快速的解碼通過將解碼單元114以硬件方式實現(xiàn)來給出。依照另一有利的實施形式，通信接口 110具有存儲單元116，該存儲單元116被構(gòu)造來存儲由外圍單元200接收到的數(shù)據(jù)信號和/或如通過解碼單元114所提供的經(jīng)解碼的接收到的數(shù)據(jù)。存儲單元116例如可以是具有特別小的存取時間的所謂的特殊功能寄存器 (Special Function Register)、即一類寄存器存儲器(Registerspeicher)。存儲單元 116 的其它實施形式同樣是可設(shè)想的。尤其是，存儲單元116也可以是控制單元或微控制器100 的如下存儲區(qū)該存儲區(qū)專供通信接口 110使用或者也供微控制器100和通信接口 110進行雙向存取。對此有利的是，存儲單元116或通信接口 110具有至控制單元100的現(xiàn)有的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)或另外的總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接，尤其是參照根據(jù)圖1的定時器組件102通過在那里勾畫的但是未標明的總線結(jié)構(gòu)至通信接口 110的連接。這具有如下優(yōu)點例如可以直接經(jīng)由DMA通過總線來“取”數(shù)據(jù)，亦即不再需要數(shù)據(jù)在RAM中暫存以及數(shù)據(jù)準備。依照另一有利的實施形式，通信接口 110具有時間戳單元118，該時間戳單元118 被構(gòu)造來給由外圍單元200接收到的數(shù)據(jù)信號和/或如由解碼單元114提供的經(jīng)解碼的接收到的數(shù)據(jù)配備時間戳。時間戳在這種情況下被理解為如下時間基準(Zeitreferenz)該時間基準與控制單元100的時間基準(例如中央計數(shù)器102)具有已知的關(guān)系。由此，有利地可能的是，在控制單元100中保持外圍單元200的相對應(yīng)的數(shù)據(jù)的輸入時刻或接收時刻，這顯著地提高了在對接收到的數(shù)據(jù)進行分析時的準確度。時間戳單元118有利地可以被實現(xiàn)為硬件或者被實現(xiàn)為軟件或者被實現(xiàn)為其組合。在本發(fā)明的另一有利的實施形式中，通信接口 110具有收發(fā)器單元119，該收發(fā)器單元119被構(gòu)造來將針對與外圍單元200的數(shù)據(jù)交換而設(shè)置的電流接口變換到電壓接口， 該電壓接口能夠?qū)崿F(xiàn)到微控制器/DSP 100的簡單連接。就這點而言，圖2中的收發(fā)器單元 119的功能對應(yīng)于根據(jù)PSI5規(guī)范1. 3的第2. 1章的接收器ASIC的功能。收發(fā)器單元119也可以有利地作為單獨的專用集成電路(ASIC)來提供，而其它部件112、114、116、118優(yōu)選地被集成到通信接口 110中并且因此至少部分地也被集成到微控制器100中。除了本身已知的在收發(fā)器單元119和通信接口 110的其它部件之間的數(shù)據(jù)連接之外，也可能的是設(shè)置單獨的接口，例如設(shè)置SPI (串行外圍接口(Serial Peripherial Interface))接口，例如以便能夠?qū)崿F(xiàn)在收發(fā)器ASIC 119與通信接口 110或通常為微控制器100之間的診斷或者另外的通信。圖3示出了控制單元100或外圍單元200的工作參數(shù)的時間變化過程。在時間軸t上一方面繪制了具有同步脈沖Spl、Sp2、Sp3、Sp4、Sp5的電壓信號，該電壓信號從靜止狀態(tài)電平VO以限定的方式變化到更高的電平Vl并且又變化回來，以便形成同步脈沖Spl、 Sp2、Sp3、Sp4、Sp5。對于同步脈沖的脈沖形狀的細節(jié)參照PSI-5規(guī)范。從圖3中可看到的是，在時刻tl，第一同步脈沖Spl從控制單元100被發(fā)送給外圍單元200 (圖1)。在接收到第一同步脈沖Spl之后，外圍單元200以本身符合標準的方式和方法將第一數(shù)據(jù)幀DFl輸出給控制單元100，該第一數(shù)據(jù)幀DFl被通信接口 110接收。 詳言之，該接收包括將作為電流信號存在的數(shù)據(jù)幀DFl通過收發(fā)器ASIC 119 (圖2)轉(zhuǎn)換成電壓信號，緊接著借助部件114對經(jīng)過曼徹斯特編碼的數(shù)據(jù)進行解碼，等等。以相同的方式，控制單元100在時刻t2將第二同步脈沖Sp2輸出給外圍單元200， 此后又在控制單元100中獲得第二數(shù)據(jù)幀DF2。如從圖3可看到的那樣，在同步脈沖Spl、 Sp2、Sp3之間的時間間隔Tsyncl在所有情況下是恒定的。就這點而言，不存在偏離根據(jù)1.3 版本的PSI5標準。然而，由于控制單元100從時刻t3起想要以較小的頻率獲得外圍單元 200的數(shù)據(jù)，例如因為在控制單元100中的數(shù)據(jù)的分析從此以后要以較小的時間分辨率來進行，所以控制單元100在較大的第二持續(xù)時間TSync2>TSyncl過去之后才在時刻t4將第四同步脈沖Sp4發(fā)送給外圍單元200。與此相應(yīng)地，外圍單元200也在稍后的時刻t>t4才將第四數(shù)據(jù)幀DF4發(fā)送給控制單元100。同樣的情況適用于另一同步脈沖Sp5(時刻t5)和相關(guān)的數(shù)據(jù)幀DF5。在同步脈沖Sp2、Sp3與Sp3、Sp4之間的時間間隔從第一值Tsyncl到第二值TsynC2的改變同樣不再對應(yīng)于PSI5標準并且就這點而言是根據(jù)本發(fā)明的對PSI5 標準的補充，這種補充有利地使得能夠從控制單元100或通信接口 110方面對輸入數(shù)據(jù)幀 DF1、DF2、DF3、…的頻率的控制。根據(jù)本發(fā)明，同樣可能減小在各個同步脈沖之間的時間間隔，然而在圖3中并未示出。同樣可能的是，針對相繼的同步脈沖分別確定彼此不同的時間間隔。同樣可能的是以事件控制的方式形成時間間隔Tsyncl、TsynC2。在根據(jù)本發(fā)明的控制單元100的另一有利的實施形式中規(guī)定通信接口 110被構(gòu)造來在與外圍單元200進行數(shù)據(jù)交換時執(zhí)行從第一同步工作方式到第二異步工作方式的變動。這根據(jù)本發(fā)明通過如下方式來實現(xiàn)從可預(yù)先給定的時刻起不再有同步信號被傳輸給外圍單元200。對此，圖4示出了控制單元100和外圍單元200的各種工作參數(shù)的時間變化過程。 首先，整個系統(tǒng)100、200處于第一同步工作方式中，參見通過雙箭頭SYN對相對應(yīng)的時間區(qū)域的表征。如從圖4可看到的那樣，(以本身符合PSI5標準的方式和方法)以恒定的時間間隔Tsync將同步脈沖Sp5、Sp6從控制單元100或其通信接口 110輸出給外圍單元200，其中在返回方向上在控制單元100中接收到相對應(yīng)的并且在圖4中未標明的數(shù)據(jù)幀。在時刻tsa，控制單元100 (偏離于PSI5標準地)規(guī)定從到目前為止的同步工作方式SYN變動到異步工作方式ASYN。與此相應(yīng)地，控制單元100阻止向外圍單元200發(fā)送其它同步脈沖。例如，實際上跟隨的下一同步脈沖Sp7已經(jīng)不再被發(fā)送給外圍單元200。同步脈沖Sp7因而在圖4中僅僅通過虛線并且不是連續(xù)地被示出。如從圖4中可看到的那樣，外圍單元200在等待時間Twsa期間首先將其它數(shù)據(jù)幀發(fā)送給控制單元100。在等待時間Twsa過去之后，外圍單元200才認識到同步脈沖的停止是控制單元100有針對性地從同步工作方式轉(zhuǎn)換到異步工作方式并且因而從時刻tasyn起不再等待控制單元100的同步脈沖。更確切地說，外圍單元200從時刻tasyn起開始周期性地發(fā)送數(shù)據(jù)幀，如其基于符合 PSI5的異步工作那樣。前面參照圖4所描述的從同步工作狀態(tài)SYN到異步工作狀態(tài)ASYN的轉(zhuǎn)換是根據(jù)本發(fā)明的對目前的PSI5標準的有利的擴展，因為在不重新初始化通信系統(tǒng)100、200的情況下可實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的靈活匹配。前面所描述的從同步工作方式到異步工作方式的過渡有利地也可以與參照圖3所描述的對在相繼的同步脈沖之間的時間間隔Tsync進行改變相組合。這意味著同步脈沖Sp5、Sp6 (圖4)以及其它在前的同步脈沖不必一定以符合PSI5 標準的方式來形成，而是在通過有針對性地使同步脈沖Sp7的進一步發(fā)送擱置來過渡到異步工作狀態(tài)ASYN之前例如也可以具有不同的時間間隔。圖5示出了通信系統(tǒng)100、200的工作參數(shù)的時間變化過程，如該時間變化過程在從異步工作ASYN過渡到同步工作SYN時被得到的那樣。首先，異步工作ASYN被執(zhí)行直至?xí)r刻tas，該異步工作ASYN對應(yīng)于傳統(tǒng)的PSI5標準。這意味著外圍單元200在未從控制單元100方面通過相對應(yīng)的同步脈沖進行請求的情況下將圖5中未詳細標明的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給控制單元100。從時刻tas起，控制單元100通過輸出第一(就這點而言不符合PSI5標準的)同步脈沖Spl'來用信號通知外圍單元200:希望從異步模式ASYN過渡到同步模式SYN。在此完全可以出現(xiàn)由于發(fā)送與傳統(tǒng)的PSI5標準不相符的同步脈沖Spl'，在同步脈沖Spl'與由外圍單元200遵照用于異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)PSI5標準已發(fā)送的數(shù)據(jù)幀DF'之間發(fā)生沖突。外圍單元200可以通過對數(shù)據(jù)幀DF'與同步脈沖Spl'的沖突進行分析或識別來推斷出從此以后控制單元100期望同步工作模式SYN并且例如等待第二同步脈沖Sp2'的出現(xiàn)，而不自發(fā)地(如對應(yīng)于到目前為止的異步工作模式那樣)發(fā)送其它數(shù)據(jù)幀。一旦外圍單元200從控制單元100接收到第二同步脈沖Sp2 ‘，這就是針對到同步工作模式SYN過渡的操作，該同步工作模式SYN于是(以本身與傳統(tǒng)的PSI5標準相一致的方式)繼續(xù)進行。前面參照圖5所描述的方法方式有利地使得能夠通過控制單元100的預(yù)先給定而從異步工作模式ASYN過渡到同步工作模式SYN。在同步工作模式SYN下，又給出了在各個同步脈沖之間的時間間隔Tsync的自由的可預(yù)先給定性。本發(fā)明的前面所描述的實施形式能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)有的PSI5標準的成本低廉的擴展和功能擴展。尤其是如下變形方案是可設(shè)想的
同步信號或同步脈沖的自動產(chǎn)生，其中“自動”被理解為同步脈沖的時間間隔Tsync固定地耦合到控制單元100和/或通信接口 110的定時器單元102。該耦合甚至可能通過多個接口 110來進行。因此，經(jīng)由(bezogen ueber)多個接口 110，始終只有一個目前距下一同步脈沖具有可調(diào)整的時間間隔的同步脈沖被中止。此外，在各個同步脈沖之間的時間間隔Tsync —般而言也可以根據(jù)控制單元100和/或通信接口 110的至少一個工作狀態(tài)和/ 或工作狀態(tài)變化來進行。由此，尤其是也可以實現(xiàn)與事件相關(guān)地、例如與曲軸角同步地將數(shù)據(jù)從外圍單元200傳輸給控制單元100，這在將控制單元100構(gòu)造為發(fā)動機控制裝置的計算單元的情況下是有利的。必要時所需的校驗和計算或者曼徹斯特解碼也可以通過通信接口 110來進行，其中涉及的功能(參見圖2中的模塊114)可以以硬件或者以軟件來實現(xiàn)或者以硬件和軟件的組合來實現(xiàn)。通過用于改變在相繼的同步脈沖之間的時間間隔Tsync的可能性，有利地也可以改變外圍單元200中的傳感器數(shù)據(jù)的平均值計算并且因此改變時間分辨率。例如，存在如下外圍單元200，該外圍單元200擁有集成的傳感器技術(shù)，該傳感器技術(shù)以固定地預(yù)先給定的采樣率(例如由內(nèi)部參考時鐘導(dǎo)出)檢測傳感器數(shù)據(jù)。根據(jù)通過外圍單元200從控制單元 100接收到的同步脈沖的時間間隔，關(guān)于相對應(yīng)的數(shù)目的采樣值對傳感器數(shù)據(jù)進行平均值計算，其中在以前已經(jīng)多次描述的數(shù)據(jù)幀中的相對應(yīng)的平均值從外圍單元200被傳輸給控制單元100。在預(yù)先給定同步脈沖的時間間隔Tsync的情況下因此也可以從控制單元100 方面對相對應(yīng)構(gòu)造的外圍單元200的平均值計算發(fā)生影響。此外，設(shè)置不同的定時器單元102、112或另外的能夠?qū)崿F(xiàn)同步脈沖的定時或產(chǎn)生的源使得能夠提高在單元100、200之間的PSI5數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性。為了除了可以實現(xiàn)純粹符合PSI5的數(shù)據(jù)通信之外也可以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的前面所描述的對數(shù)據(jù)交換(尤其是同步工作到異步工作的變動以及相反地異步工作到同步工作的變動)的補充，外圍單元200以相對應(yīng)的方式被構(gòu)造，即與控制單元100或其通信接口 110 的特別的構(gòu)型相匹配。根據(jù)本發(fā)明的原理能夠使得現(xiàn)有的PSI5系統(tǒng)與如例如在內(nèi)燃機的發(fā)動機控制裝置或者底盤系統(tǒng)(例如ESP、…)中存在的要求特別有利地匹配。在這種情況下，可以實現(xiàn)對傳統(tǒng)的符合PSI5的通信在等待時間、等待時間抖動、同步脈沖生成以及同步脈沖源方面的優(yōu)化。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的通信接口 110的功能至少部分地作為內(nèi)部外圍部件或者以可比較的形式被集成到現(xiàn)有的微控制器或者另外的計算單元中。在這種情況下，相對應(yīng)的微控制器也可以擁有多個集成的通信接口 110。此外，也可設(shè)想的是，將根據(jù)本發(fā)明的通信接口 Iio的功能設(shè)置在單獨的控制組件(例如ASIC)中或者與收發(fā)器ASIC 119 (圖2)相組合。
權(quán)利要求
1.一種控制單元(100)，其具有至少一個通信接口(110)，用于與至少一個外圍單元 (200)交換數(shù)據(jù)，其中通信接口(110)被構(gòu)造來在第一同步工作方式中將同步信號(Spl， Sp2,…)傳輸給外圍單元(200)，其特征在于，通信接口(110)被構(gòu)造來改變在兩個相繼的同步信號(Sp3，Sp4)之間的時間間隔(TSyncl，TSync2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單元(100)，其特征在于，時間間隔(TSyncl，TSync2)的改變在通信接口(110)工作期間進行。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制單元(100)，其特征在于，通信接口(110)被構(gòu)造來在與外圍單元(200)進行數(shù)據(jù)交換時，通過從可預(yù)先給定的時刻(tsa)起不再將同步信號(Sp5，Sp6)傳輸給外圍單元(200)而執(zhí)行從第一同步工作方式到第二異步工作方式的變動。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制單元(100)，其特征在于，通信接口(110)被構(gòu)造來在與外圍單元(200)進行數(shù)據(jù)交換時，通過從可預(yù)先給定的時刻(tsa)起將同步信號 (Spl'，Sp2')傳輸給外圍單元(200)而執(zhí)行從第二異步工作方式到第一同步工作方式的變動。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制單元(100)，其特征在于，通信接口(110)被構(gòu)造來根據(jù)以下因素形成在兩個相繼的同步信號(Sp3，Sp4)之間的時間間隔(TSyncl，TSync2): a)集成到通信接口(110)中的定時器單元(112)和/或b)控制單元(100)的定時器單元 (102)和/或c)控制單元(100)的至少一個工作狀態(tài)和/或工作狀態(tài)變化。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制單元(100)，其特征在于，通信接口(110)具有解碼單元(114)，所述解碼單元(114)被構(gòu)造來對由外圍單元(200)接收到的數(shù)據(jù)信號進行解碼。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制單元(100)，其特征在于，通信接口(110)具有存儲單元(116)，所述存儲單元(116)被構(gòu)造來存儲由外圍單元(200)接收到的數(shù)據(jù)信號和/ 或經(jīng)解碼的接收到的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制單元(100)，其特征在于，通信接口(110)具有時間戳單元(118)，所述時間戳單元(118)被構(gòu)造來給由外圍單元(200)接收到的數(shù)據(jù)信號和 /或經(jīng)解碼的接收到的數(shù)據(jù)配備時間戳。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制單元(100)，其特征在于，通信接口(110)具有收發(fā)器單元(119)，所述收發(fā)器單元(119)被構(gòu)造來將為了與外圍單元(200)進行數(shù)據(jù)交換而設(shè)置的電流接口變換到電壓電平接口。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制單元(100)，其中所述控制單元(100)被構(gòu)造為微控制器或者被構(gòu)造為數(shù)字信號處理器，其特征在于，至少一個通信接口(110)至少部分地被構(gòu)造為微控制器和/或數(shù)字信號處理器的集成的外圍部件。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制單元(100)，其特征在于，通信接口(110)被構(gòu)造來至少有時根據(jù)外圍傳感器接口 PSI5標準、尤其是按照PSI5 1. 3版本執(zhí)行與外圍單元 (200)的數(shù)據(jù)交換。
12.一種用于與控制單元(100)交換數(shù)據(jù)的外圍單元(200)，其中所述控制單元(100) 尤其是根據(jù)上述權(quán)利要求中的至少一個來構(gòu)造，其特征在于，所述外圍單元(200)被構(gòu)造來一旦在接收到最后的同步信號(Sp6)之后在可預(yù)先給定的等待時間(Twsa)內(nèi)沒有接收到所述控制單元(100)的其它同步信號(Sp7)，就從第一同步工作方式變動到第二異步工作方式，在第一同步工作方式中，如果所述外圍單元(200)以前已接收到所述控制單元 (100)的同步信號，那么所述外圍單元(200)將數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制單元(100)，在第二異步工作方式中，所述外圍單元(200)根據(jù)至少一個內(nèi)部工作參數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制單元(100)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的外圍單元(200)，其特征在于，所述外圍單元(200)被構(gòu)造來一旦接收到由所述控制單元(100)傳輸?shù)耐叫盘?Spl')，就從第二異步工作方式變動到第一同步工作方式。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的外圍單元(200)，其特征在于，所述外圍單元(200)被構(gòu)造來至少有時根據(jù)外圍傳感器接口 PSI5標準、尤其是按照PSI5 1. 3版本執(zhí)行與控制單元(100)的數(shù)據(jù)交換。
15.一種用于在控制單元(100)和至少一個外圍單元(200)之間交換數(shù)據(jù)的方法，其中控制單元(100)具有用于與外圍單元(200)交換數(shù)據(jù)的至少一個通信接口(110)，其中通信接口(110)被構(gòu)造來在第一同步工作方式中將同步信號(Spl，Sp2，…)傳輸給外圍單元 (200)，其特征在于，通信接口(110)尤其是在通信接口(110)工作期間改變在兩個相繼的同步信號(Sp3，Sp4)之間的時間間隔(TSyncl，TSync2)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在與外圍單元(200)進行數(shù)據(jù)交換時， 通過從可預(yù)先給定的時刻(tsa)起不再將同步信號(Sp5，Sp6)傳輸給外圍單元(200)來執(zhí)行從第一同步工作方式到第二異步工作方式的變動。
17.根據(jù)權(quán)利要求15至16之一所述的方法，其特征在于，在與外圍單元(200)進行數(shù)據(jù)交換時，通過從可預(yù)先給定的時刻(tsa)起將同步信號(Spl' , Sp2')傳輸給外圍單元 (200)，通信接口(110)執(zhí)行從第二異步工作方式到第一同步工作方式的變動。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17之一所述的方法，其特征在于，通信接口(110)根據(jù)以下因素形成在兩個相繼的同步信號(Sp3，Sp4)之間的時間間隔(Tsyncl，Tsync2) :a)集成到通信接口(110)中的定時器單元(112)和/或b)控制單元(100)的定時器單元(102)和/或 c)控制單元(100)的至少一個工作狀態(tài)和/或工作狀態(tài)變化。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18之一所述的方法，其特征在于，通信接口(110)借助時間戳單元(118)給由外圍單元(200)接收到的數(shù)據(jù)信號和/或經(jīng)解碼的接收到的數(shù)據(jù)配備時間戳。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19之一所述的方法，其特征在于，至少有時根據(jù)外圍傳感器接口 PSI5標準、尤其是按照PSI5 1. 3版本執(zhí)行與外圍單元(200)的數(shù)據(jù)交換。
全文摘要
本發(fā)明給出外圍單元、與其交換數(shù)據(jù)的控制單元和數(shù)據(jù)交換的方法。本發(fā)明涉及一種控制單元(100)，該控制單元(100)具有至少一個通信接口(110)，用于與至少一個外圍單元(200)交換數(shù)據(jù)，其中通信接口(110)被構(gòu)造來在第一同步工作方式中將同步信號(Sp1，Sp2，…)傳輸給外圍單元(200)。根據(jù)本發(fā)明，通信接口(110)被構(gòu)造來改變在兩個相繼的同步信號(Sp3，Sp4)之間的時間間隔(Tsync1，Tsync2)。
文檔編號G06F13/38GK102263634SQ20111013840
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者奧皮茨 B., 德克 D., 德倫 S. 申請人:羅伯特·博世有限公司