本發(fā)明涉及用于汽車傳感器應(yīng)用的外圍傳感器接口(PSI5)。

背景技術(shù)：

外圍傳感器接口(PSI5)技術(shù)表示在汽車安全應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)(參見(jiàn)www.psi5.org)。最初為安全氣囊應(yīng)用設(shè)計(jì)的最新規(guī)范涵蓋像引擎管理和車輛動(dòng)力學(xué)的附加應(yīng)用領(lǐng)域。汽車系統(tǒng)或部件使用用于在外圍傳感器/致動(dòng)器和控制單元之間通信的PSI5接口。PSI5基于雙線電纜將傳感器或致動(dòng)器連接到控制單元。電纜可用于傳感器或致動(dòng)器的電源和數(shù)據(jù)通信兩者。

該控制器的應(yīng)用在汽車RNC(道路噪聲補(bǔ)償)項(xiàng)目。RNC算法對(duì)來(lái)自驅(qū)動(dòng)和耦合的軸的加速度值有效。加速度用使用PSI5接口作為通信、診斷和電源電壓的傳感器測(cè)量?？刂破魇占羞@些加速度數(shù)據(jù)并且將它們直接且數(shù)字地傳送到數(shù)字信號(hào)處理器，而無(wú)任何精確度和其它變換的損失。然后該DSP將計(jì)算RNC信號(hào)以降低在車廂中的噪聲水平。

另一個(gè)汽車應(yīng)用可為從前保險(xiǎn)杠的PSI5雷達(dá)傳感器得到雷達(dá)信息。這些傳感器經(jīng)由PSI5接口連接到處理單元，其中數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算在車輛前方和行人或任何物體之間的距離。

但是，由常規(guī)PSI5控制器提供的數(shù)據(jù)的用途非常有限，因?yàn)槟壳叭魏纬Ｒ?guī)PSI5控制器輸出僅適于直接控制一些裝置(例如，在車輛中的安全氣囊)的啟動(dòng)的數(shù)據(jù)格式。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于使用由PSI5控制器以與現(xiàn)有技術(shù)相比更靈活的方式響應(yīng)于傳感器數(shù)據(jù)供應(yīng)的數(shù)據(jù)的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

上述目的通過(guò)外圍傳感器接口(PSI5)系統(tǒng)解決，所述系統(tǒng)包括PSI5控制器和被配置來(lái)從PSI5控制器接收信號(hào)并將接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)的音頻轉(zhuǎn)換器。與現(xiàn)有技術(shù)相反，本發(fā)明的PSI5系統(tǒng)(例如)允許將警告和其它信息直接輸出到配備有PSI5傳感器技術(shù)的車輛的駕駛員。存在于由PSI5控制器產(chǎn)生的信號(hào)中的信息因此可比現(xiàn)有技術(shù)更靈活使用。

具體地，PSI5系統(tǒng)可包括傳感器，其被配置來(lái)將傳感器信號(hào)供應(yīng)到PSI5控制器，并且PSI5控制器可被配置來(lái)基于傳感器信號(hào)供應(yīng)由音頻轉(zhuǎn)換器接收的信號(hào)。例如，壓力或加速度傳感器檢測(cè)特定事件和關(guān)于對(duì)PSI5控制器的檢測(cè)的信號(hào)信息，所述PSI5控制器作為響應(yīng)產(chǎn)生特定信號(hào)。例如，特定事件可為在車輛的某個(gè)預(yù)定距離內(nèi)的行人突然靠近。特定信號(hào)可通過(guò)音頻轉(zhuǎn)換器被依次轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)，所述音頻信號(hào)可被輸出到車輛的駕駛員或乘客，其中PSI5系統(tǒng)借助于音頻裝置安裝。

本發(fā)明的PSI5系統(tǒng)還可包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，其被配置用于處理音頻信號(hào)并將處理后的音頻信號(hào)供應(yīng)到安裝在車輛中的音頻裝置。具體地，DSP可被配置來(lái)實(shí)現(xiàn)由音頻轉(zhuǎn)換器提供的音頻信號(hào)的噪聲減少和/或回聲補(bǔ)償。音頻轉(zhuǎn)換器可以包括高速控制器和時(shí)分復(fù)用(TDM)橋。具體地，音頻轉(zhuǎn)換器可被配置來(lái)縮放輸入的傳感器數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行濾波。例如，通過(guò)這種預(yù)處理，由傳感器提供的信息可以正確地適合于隨后通過(guò)DSP的處理。因此，傳感器可以被其它傳感器交換，而不需要交換從音頻轉(zhuǎn)換器接收數(shù)據(jù)的任何處理裝置。

根據(jù)特定實(shí)施方案，高速控制器和TDM橋在單個(gè)微芯片上集成。PSI5控制器可在同一單微芯片上集成。更一般地，PSI5控制器和音頻轉(zhuǎn)換器可在單個(gè)微芯片上集成，從而提供成本降低和緊湊配置的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際上，本文還提供在其上PSI5控制器和音頻轉(zhuǎn)換器集成或其上高速控制器和TDM橋以及PSI5控制器集成的微芯片。

上述目的還通過(guò)用于將聲音消息輸出到車輛的駕駛員和乘客的 方法解決，其中外圍傳感器接口(PSI5)系統(tǒng)被安裝在車輛中，PSI系統(tǒng)包括傳感器、PSI5控制器和音頻轉(zhuǎn)換器，所述方法包括以下步驟

通過(guò)傳感器檢測(cè)事件(例如，其可為某一預(yù)定的事件，如在車輛的某個(gè)預(yù)定距離內(nèi)的行人突然靠近)；

將響應(yīng)于事件檢測(cè)的傳感器信號(hào)從傳感器供應(yīng)到PSI5控制器；

響應(yīng)于接收所述傳感器信號(hào)，將來(lái)自所述PSI5控制器的信號(hào)供應(yīng)到所述音頻轉(zhuǎn)換器；

通過(guò)音頻轉(zhuǎn)換器，(例如)借助于時(shí)分復(fù)用(TDM)橋?qū)腜SI5控制器接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)；以及

將所述音頻信號(hào)輸出到所述駕駛員或乘客。

根據(jù)所述方法的實(shí)施方案，音頻信號(hào)通過(guò)音頻轉(zhuǎn)換器輸出到數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，其通過(guò)噪聲減少和/或回聲補(bǔ)償提高音頻信號(hào)的質(zhì)量并因此在噪聲減少和/或回聲補(bǔ)償后將增強(qiáng)的音頻信號(hào)從DSP供應(yīng)到安裝在車輛中用于輸出聲音消息的音頻裝置。

將參考附圖描述本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。在本說(shuō)明書中，對(duì)附圖做出參考，附圖是用來(lái)圖示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。應(yīng)當(dāng)理解，此類實(shí)施方案并不表示本發(fā)明的全部范圍。

附圖說(shuō)明

圖1圖示在傳感器和接收器之間PSI5數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉桨浮?/p>

圖2圖示包括具有PSI5接收器和多個(gè)傳感器的電子控制單元的控制系統(tǒng)的示例。

圖3圖示包括音頻轉(zhuǎn)換器的PSI5技術(shù)的兩個(gè)示例性配置。

圖4示出包括音頻轉(zhuǎn)換器的本發(fā)明PSI5系統(tǒng)的示例。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及PSI5技術(shù)，并且可結(jié)合傳感器和PSI5接口之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)方案實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明，由PSI5接口/控制器提供的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成可被輸出到配備有PSI5技術(shù)的車輛的駕駛員的音頻數(shù) 據(jù)。

安裝在車輛(例如，汽車)中的PSI5可基于雙線電纜將傳感器或致動(dòng)器連接到接收器。電纜可用于傳感器或致動(dòng)器的電源和數(shù)據(jù)通信兩者。圖1圖示數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉桨浮＝邮掌?和傳感器2借助于雙絞線電纜3彼此連接。傳感器2可為碰撞傳感器，如加速度傳感器或壓力傳感器。對(duì)于雙向通信，特定的同步脈沖模式被用于向傳感器(例如在菊鏈總線情況下尋址的傳感器)和總線裝置的配置傳送命令。傳感器2在預(yù)定義時(shí)隙內(nèi)用電流調(diào)制的數(shù)據(jù)響應(yīng)。

如圖2所示，控制系統(tǒng)可包括電子控制單元(ECU)4和外圍傳感器2。ECU包括通過(guò)PSI5接口6彼此連接的PSI5接收器1和微控制器5。接收器1可為ASI收發(fā)器，其將預(yù)調(diào)節(jié)的電壓提供到傳感器2，并且讀入由外圍傳感器提供的傳送的傳感器數(shù)據(jù)。上面的示例示出了用于傳感器1和傳感器2的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接和用于傳感器3和傳感器4的兩種不同總線配置。

原則上，可實(shí)施曼徹斯特編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。ECU可通過(guò)調(diào)節(jié)電壓傳送所謂“同步脈沖”。傳感器2在預(yù)定義時(shí)隙內(nèi)用電流調(diào)制的數(shù)據(jù)響應(yīng)?；蛘?，數(shù)據(jù)可以被異步傳送，其中數(shù)據(jù)字在指定的時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)送。在這種情況下不需要同步脈沖。

可結(jié)合本發(fā)明的上述配置實(shí)施方案實(shí)施。本發(fā)明配置的兩個(gè)示例在圖3中示出。根據(jù)圖3的上行，PSI5控制器10和傳感器20通過(guò)PSI5總線11彼此連接。PSI5控制器10經(jīng)由數(shù)據(jù)連接12連接到音頻轉(zhuǎn)換器30。音頻轉(zhuǎn)換器30經(jīng)由音頻總線13連接到數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)40。在圖3的下行示出的示例與上行所示的示例不同之處在于PSI5控制器10和音頻轉(zhuǎn)換器30在單個(gè)單元50(例如，單微芯片)中的集成。音頻轉(zhuǎn)換器30被配置來(lái)將由PSI5控制器10供應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可被DSP 40處理的音頻信號(hào)(例如，24位192kHz)。

DSP 40可以包括高速控制器和時(shí)分復(fù)用(TDM)橋。如果音頻轉(zhuǎn)換器輸出模擬音頻信號(hào)，DSP 40可以包括模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。但是，可能優(yōu)選的是音頻轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字音頻信號(hào)。在任何情況下，數(shù)字音頻信號(hào)可以由DSP 40處理，以便獲得增強(qiáng)的數(shù)字音頻信號(hào)。 增強(qiáng)指的是噪聲減少和/或回聲補(bǔ)償。增強(qiáng)的數(shù)字音頻信號(hào)可被DSP40的數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，以獲得可由安裝在車輛上的音頻裝置輸出的增強(qiáng)的模擬音頻信號(hào)。因此，由PSI5控制器10從傳感器20接收的傳感器數(shù)據(jù)致使通過(guò)PSI5控制器10產(chǎn)生PSI5數(shù)據(jù)，并且該P(yáng)SI5數(shù)據(jù)通過(guò)音頻轉(zhuǎn)換器30被轉(zhuǎn)換成音頻數(shù)據(jù)并另外處理用于通過(guò)音頻DSP 40輸出。由此，車輛的駕駛員可被給出響應(yīng)于例如指示某一安全問(wèn)題的具體預(yù)定類型的傳感器數(shù)據(jù)的聲音警告。例如，當(dāng)在其中安裝PSI5系統(tǒng)的車輛的前方與在車輛外的行人或任何物體之間的距離(其由適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳈z測(cè))確定低于某一預(yù)定閾值時(shí)，可輸出警告。該預(yù)定閾值可為車輛速度的函數(shù)。

本發(fā)明PSI5系統(tǒng)的一個(gè)具體示例在圖4中示出。傳感器120經(jīng)由PSI5接口101以異步模式將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到PSI5控制器110。根據(jù)PSI5標(biāo)準(zhǔn)，異步意指?jìng)鞲衅鲗⒁云渥约旱牟蓸铀俾首詣?dòng)地將其數(shù)據(jù)發(fā)送到PSI5控制器。不需要PSI5控制器在該應(yīng)用產(chǎn)生所謂的同步脈沖并且總是保證傳感器的最大傳輸速率。在該示例中，PSI5控制器110為ELMOS 521.44控制器。該P(yáng)SI5控制器經(jīng)由通用異步收發(fā)器(UART)102實(shí)現(xiàn)的串行接口連接到高速控制器130。

PSI5控制器自動(dòng)地(其中波特率為約8M比特/秒)發(fā)送所接收的傳感器數(shù)據(jù)。另外，PSI5控制器的內(nèi)部寄存器的初始化數(shù)據(jù)也將通過(guò)該連接被發(fā)送。高速控制器130為STM32F4控制器，其為基于的微處理器，并且將接收這些高速數(shù)據(jù)流、解碼協(xié)議并提取傳感器數(shù)據(jù)信息。此外，控制器處理診斷任務(wù)，如對(duì)地短路、短接電源、電纜斷路等。高速控制器130經(jīng)由同步串行數(shù)據(jù)鏈路103連接到TDM橋140。同步串行數(shù)據(jù)鏈路103可通過(guò)串行外圍接口(SPI)總線(其中將只傳送傳感器的數(shù)據(jù))實(shí)現(xiàn)。在所示的示例中，TDM橋140是Altera現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)cyclone，其包括埋置存儲(chǔ)器、外部存儲(chǔ)器接口和時(shí)鐘管理電路。Altera FPGA cyclone接收來(lái)自高速控制器的輸入數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到它的內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖器中并且將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到隨后的信號(hào)處理單元。在FPGA中，還可能縮放輸入的傳感器數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行濾波以 使這些類型的信息適于隨后的信號(hào)處理。

該“預(yù)處理”的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)可在以下可能性中看出，傳感器可以被任何其它類型的傳感器交換，而隨后的信號(hào)處理可保持不變。

音頻信號(hào)經(jīng)由TDM音頻接口104被供應(yīng)到DSP 150。在所示的示例中，DSP 150為Analog Device AD21469。DSP可容易地接收和處理傳感器數(shù)據(jù)作為同步數(shù)據(jù)流，而沒(méi)有任何對(duì)診斷任務(wù)等額外的工作。例如，可在無(wú)需任何調(diào)試的情況下使用DSP的內(nèi)部音頻框架來(lái)處理加速計(jì)的傳感器數(shù)據(jù)。

根據(jù)另選的實(shí)施方案，TDM橋140和DSP 150或TDM橋140、DSP 150和PSI5控制器110被集成在單個(gè)微芯片上。

所有前述實(shí)施方案不旨在作為限制，而是作為說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)的示例。應(yīng)當(dāng)理解，一些或所有上述特征還可以不同的方式組合。