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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit, die mit externen Vorrichtungen kommuniziert, und betrifft spezieller eine in einem Fahrzeug eingebaute elektronische Steuereinheit, die eine Datenkommunikation mit einem tragbaren Sender/Empfänger, wie beispielsweise einem in der Hand gehaltenen elektronischen Schlüsse, durchführt.
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Mikrocomputer besitzen im allgemeinen Kommunikationsfunktionen (Kommunikationsressourcen), wie beispielsweise einen Universal-Asynchron-Empfänger/Sender (UART) und einen seriellen Kommunikations-I/F. Da dieser Typ einer Kommunikation unter Verwendung eines Zustandskodiersystems (Non-Return-to-Zero = NRZ-Kodierung) durchgeführt wird, ist es schwierig, Signale zu synchronisieren. Als ein Ergebnis ist dieser Typ einer Kommunikation nicht für eine drahtlose Kommunikation geeignet, bei der große Datenlängen und keine Taktleitungen vorhanden sind.
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Es wird vorgeschlagen, eine Radiokommunikation unter Verwendung eines PWM-(Impulsbreitenmodulation)-Typs eines Datenkommunikationssystems zu realisieren. Da das PWM-Kommunikationssystem eine Flanke für jedes Bit generiert, ist es einfach, Signale zu synchronisieren. Bei dieser Kommunikation verwendet ein Mikrocomputer eine PWM-Datenkommunikationsschaltung (PWM-Kommunikationsressource), so daß eine Datenfolge in ein Ausgabemuster umgesetzt wird, welches eine vorbestimmte Impulsbreite besitzt, und zu den externen Vorrichtungen gesendet wird. Jedoch erfordert die PWM-Datenkommunikationsschaltung zusätzliche Schaltungen und die Schaltungsgröße wird groß und auch kompliziert. Ferner ist das Ausgabemuster gezwungenermaßen eingeschränkt. Es nehmen die Kosten zu, wenn das Ausgabemuster variabel gestaltet wird.
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Aus der
WO 00/43804 A2 ist ein Objektidentifikationssystem bekannt, das einen Monitor und eine Mehrzahl von Sendeempfängern enthält, die über ein gemeinsames Medium kommunizieren. Der Monitor enthält einen ersten Sender, einen ersten Empfänger und einen Prozessor. Jeder Sendeempfänger enthält eine Resonanzschaltung, einen Sender, einen Empfänger und eine mit der Resonanzschaltung gekoppelte Antenne. Der Prozessor führt ein Verfahren zum Ausführen einer Sendempfängerkommunikation aus, das folgende Schritte aufweist: (a) Senden von dem ersten Sender eine erste Frequenz für eine erste Dauer; (b) nach Verstreichen der ersten Dauer, Empfangen eines Reaktionssignals von wenigstens einer der Resonanzschaltungen über den ersten Empfänger; (c) Bestimmen einer zweiten Frequenz von dem empfangenen Reaktionssignal; und (d) Ausführen einer Senderempfängerkommunikation mit der zweiten Frequenz.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Steuereinheit zum Übertragen eines impulsbreitenmodulierten Datensignals zu realisieren, welche die Fähigkeit hat ihre Ausgabemuster zu variieren, um auf dieser Grundlage eine Identifizierung und Verifizierung von Berechtigungen beim Datenaustausch zwischen einer externen Einheit und der elektronischen Steuereinheit zu erreichen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine elektronische Steuereinheit für eine Kommunikation mit einer externen Einheit eine PWM-Ausgangseinheit zum Erzeugen von Impulsen, von denen jeder eine vorbestimmte Einschaltperiode und eine vorbestimmte Ausschaltperiode besitzt. Die elektronische Steuereinheit enthält ferner eine Einstelleinheit zur Durchführung eines Unterbrechungsprozesses zu einem Flankenzeitpunkt von jedem der Impulse und zum Einstellen eines Unterbrechungsprozesses an dem impulsbreitenmodulierten Ausgabemuster des Datensignals, welches danach abzusenden ist.
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In bevorzugter Weise stellt die Einstelleinheit variabel wenigstens eine der Größen gemäß einer Zyklusperiode, einer Einschaltperiode und einer Ausschaltperiode eines nächsten Impulses ein. Die PWM-Ausgangseinheit erzeugt eine Unterbrechungsanfrage zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen und die Einstelleinheit führt den Unterbrechungsprozeß im Ansprechen auf die Unterbrechungsanfrage durch. Die Einstelleinheit prüft, wann die Unterbrechungsanfrage erzeugt wurde, ob eine Antwort von der externen Einheit empfangen wurde. Die Einstelleinheit setzt eine Kodeübertragung in einer nächsten Stufe außer Bereitschaft, wenn keine Antwort von der externen Einheit empfangen wurde.
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Die oben genannte Aufgabe und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein Blockschaltbild, welches ein elektronisches Schlüsselzugangssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
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2 ein Signaldiagramm, welches eine Wellenform eines Impulses darstellt, der von einer Sicherheits-ECU ausgegeben wird, die bei der Ausführungsform, welche in 1 gezeigt ist, verwendet wird;
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3 ein Signaldiagramm, welches eine Schlüsselprüfoperation bei der Ausführungsform veranschaulicht;
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4 ein Signaldiagramm, welches eine Datensende-/-empfangsoperation bei der Ausführungsform darstellt;
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5 ein Flußdiagramm, welches einen Datenausgabeprozeß wiedergibt, der bei der Ausführungsform ausgeführt wird; und
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6 ein Flußdiagramm, welches einen Unterbrechungsprozeß darstellt, der bei der Ausführungsform durchgeführt wird.
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Es wird die vorliegende Erfindung unter Hinweis auf eine Ausführungsform beschrieben, die auf ein elektronisches Schlüsselzugangssystem für Fahrzeuge gerichtet ist. Bei diesem System wird ein elektronischer Schlüssel als ein tragbarer Sender/Empfänger (externe Vorrichtung) dazu verwendet, um Fahrzeugtüren zu verriegeln und zu entriegeln und um das Anlassen der Maschine zu ermöglichen oder nicht zu ermöglichen bzw. zu sperren. Ferner kommuniziert der elektronische Schlüssel mit einer im Fahrzeug eingebauten elektronischen Steuereinheit (ECU), um eine Schlüsselprüfoperation durchzuführen, um zu bestimmen, ob der elektronische Schlüssel außerhalb oder innerhalb eines Fahrzeugs vorhanden ist, und zwar basierend auf dem Ergebnis der Kommunikation.
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Gemäß 1 enthält ein elektronisches Schlüsselzugangssystem eine Sicherheits-ECU 11, die in einem Fahrzeug montiert ist. Die ECU 11 ist mit einem Sender 21 und mit einem Empfänger 22 verbunden, um eine Radiokommunikation mit einem elektronischen Schlüssel 23 durchzuführen, der für jedes Fahrzeug spezifisch ist. Die ECU 11 ist so programmiert, um eine Schlüsselprüfoperation vermittels der Radiokommunikation mit dem elektronischen Schlüssel 23 über den Sender 21 und den Empfänger 22 auszuführen. Der Sender 21 ist an einer Tür oder einem Hauptverbindungsleitungsgate (trunk gate) des Fahrzeugs installiert. Der Sender 21 besitzt eine Außenantenne zum Aussenden von Radiosignalen zur Außenseite des Fahrzeugs, und besitzt eine Innenantenne zum Übertragen der Radiosignale zur Fahrzeuginnenseite hin.
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Die ECU 11 besteht primär aus einem Mikrocomputer 12. Der Mikrocomputer 12 enthält eine CPU 13 zum Steuern der Kommunikation mit dem elektronischen Schlüssel 23 und eine Impulsbreitenmodulations-(PWM)-Ausgangseinheit 14 zum Erzeugen von Impulsen in Form von Kommunikationsdaten. Diese PWM-Ausgangseinheit 14 besteht aus einem allgemeinen Typ, der normalerweise in einem Mikrocomputer verwendet wird. Diese allgemeine PWM-Ausgangseinheit 14 erzeugt eine Folge von Impulsen in einem festgelegten Tastverhältnis zum Regulieren des Volumens von Summern oder der Helligkeit von Leuchten, und zwar bei einer Fahrzeuganwendung.
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Die CPU 13 führt einen Signalempfangsprozeß durch, um Signale von dem Empfänger 22 zu empfangen und um die empfangenen Signale zu analysieren. Die CPU 13 führt auch einen Ausgabeprozeß durch, um Ausgabemuster von Kodes einzustellen. Die PWM-Ausgangseinheit 14 erzeugt Impulse, die eine vorbestimmte Einschaltperiode und Ausschaltzeit besitzen, und zwar basierend auf dem Ausgangsmuster, welches durch die CPU 13 festgelegt wird, und gibt dasselbe an den Sender 21 aus.
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Die PWM-Ausgangseinheit 14 erzeugt eine Unterbrechungsanfrage an die CPU 13 bei jeder Flanke des Impulses, und die CPU 13 stellt das PWM-Ausgangsmuster im Ansprechen auf jede Unterbrechungsanfrage ein. Spezifischer ausgedrückt, wenn die Impulse so ausgegeben werden, wie dies in 2 gezeigt ist, wird die Unterbrechungsanfrage bei jeder Anstiegsflanke erzeugt und die CPU 13 stellt das PWM-Ausgangsmuster des nächsten Zyklus ein. Beispielsweise bestimmt die CPU 13 die Zykluszeit Ta und die Ein-Periode Tb des nächsten Zyklus im Ansprechen auf die erste Unterbrechungsanfrage (INT.1), und die Zykluszeit Tc und die Ein-Periode Td des nachfolgenden Zyklus im Ansprechen auf die zweite Unterbrechungsanfrage (INT.2) ein. Alternativ kann die CPU 13 die Ein-Periode und die Aus-Zeit von jedem Impuls festlegen. Die PWM-Ausgangseinheit 14 kann die Unterbrechungsanfrage für die CPU 13 bei jeder Abfallflanke der Impulse erzeugen.
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Die Sicherheits-ECU 11 ist ebenfalls mit einer Steuer-ECU 24 und einer Tür-ECU 25 verbunden. Die Steuer-ECU 24 dient zur Regelung der Blockierung eines Fahrzeuglenkrades, und die Tür-ECU 25 dient dazu, die Verriegelung und Entriegelung der Fahrzeugtüren zu steuern. Die Tür-ECU 25 ist mit Türschaltern 26 und einem Triggerschalter 27 verbunden. Die Türschalter 26 dienen dazu, das Öffnen/Schließen der jeweiligen Türen zu detektieren, und der Triggerschalter 27 dient dazu, die Schlüsselprüfoperation zu starten, wenn dieser durch einen Fahrzeugverwender manipuliert wird. Die Ausgangssignale von diesen Schaltern 26 und 27 werden an die Sicherheits-ECU 11 über die Tür-ECU 25 angelegt.
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Bei diesem elektronischen Schlüsselzugangssystem rührt die Sicherheits-ECU 11 die Schlüsselprüfoperation basierend auf verschiedenen Signalen durch, die von den Türschaltern 26, dem Triggerschalter 27 und ähnlichem angelegt werden. Um zu überprüfen, ob der elektronische Schlüssel 23 für das Fahrzeug aus einem autorisierten Schlüssel besteht, wird der Triggerschalter 27 durch einen Verwender des Fahrzeugs manipuliert oder betätigt. Die Sicherheits-ECU 11 gibt eine Kodeinformation (1) an den Sender 21 aus und der Sender 21 erzeugt ein Radiosignal als ein Anfragesignal (2) über seine Antennen im Ansprechen auf die empfangene Kodeinformation.
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Das Anfrage- oder Abfragesignal (inquiry signal) (2) wird von dem elektronischen Schlüssel 23 empfangen, wenn der Verwender des Fahrzeugs den elektronischen Schlüssel 23 mit sich führt und sich nahe bei dem Fahrzeug befindet. Der elektronische Schlüssel 23 erzeugt seinerseits ein Radiosignal als Antwortsignal (3), wenn er das Anfragesignal (2) empfangen hat. Der Empfänger 22 gestaltet das Antwortsignal (3) und gibt das gestaltete Antwortsignal (4) an die ECU 11 aus. Die ECU 11 prüft, ob der elektronische Schlüssel 23 aus einem autorisierten Schlüssel besteht, und zwar basierend auf dem Antwortsignal (4), um automatisch die Türen zu entriegeln oder das Anlassen der Maschine freizugeben oder zu ermöglichen.
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Die Schlüsselprüfoperation der Sicherheits-ECU 11 wird in vier Stufen durchgeführt, wie dies in 3 gezeigt ist. Bei der ersten Stufe (A) sendet die ECU 11 (Fahrzeugseite) ein elektronisches Schlüsselaktivierungssignal (A). Wenn ein Antwortsignal (R) von dem elektronischen Schlüssel 23 empfangen wird, bestimmt die ECU 11, daß der Fahrzeugverwender (elektronische Schlüssel 23) sich nahe beim Fahrzeug befindet. Bei der zweiten Stufe sendet die ECU 11 ein Fahrzeugkodesignal (B) aus. Wenn ein Antwortsignal (R) von dem elektronischen Schlüssel 23 empfangen wird, prüft der elektronische Schlüssel 23, ob der Fahrzeugkode, der in dem Signal (B) enthalten ist, mit seinem Fahrzeugkode koinzidiert. Der elektronische Schlüssel 23 sendet ein Antwortsignal (R), wenn beide Kodes die gleichen sind.
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Bei der dritten Stufe (3) sendet die ECU 11 ein Schlüsselkodesignal (C). Bei einem Fall, bei dem die ECU 11 eine Vielzahl an registrierten Schlüsselkodes besitzt, und zwar in Entsprechung zu einer Vielzahl an elektronischen Schlüsseln (Original und Ersatz), enthält das Schlüsselkodesignal (C) alle die registrierten Schlüsselkodes. Der elektronische Schlüssel 23 überprüft, ob einer der Schlüsselkodes mit seinem Schlüsselkode koinzidiert. Der elektronische Schlüssel 23 sendet ein Antwortsignal (R), wenn beide Kodes die gleichen sind.
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Bei der vierten Stufe sendet die ECU 11 ein Zufallszahlenkodesignal (D). Der elektronische Schlüssel 23 verschlüsselt den empfangenen Kode und sendet den verschlüsselten Kode als ein Antwortsignal (R) aus. Die ECU 11 entschlüsselt den verschlüsselten Kode und prüft, ob der entschlüsselte Kode mit dem Originalkode koinzidiert. Die ECU 11 bestimmt, daß der elektronische Schlüssel 23 aus einem autorisierten Schlüssel besteht, der für das Fahrzeug registriert ist.
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Bei der oben erläuterten Operation befindet sich bei jedem Signal (B)–(D), welches bei der zweiten bis vierten Stufe erzeugt wird, das Stop-Bit am Ende. Die ECU 11 schreitet von einer Stufe zur nächsten Stufe in einer Sequenz in der folgenden Weise voran, und zwar lediglich dann, wenn das Antwortsignal (R) innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls empfangen wird.
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4 zeigt eine Signalübertragung und Signalempfang von der zweiten Stufe zur dritten Stufe. Dies entspricht einer Zeitdomäne, die durch eine strichlierte Linie in 3 angezeigt ist. Wie in 4 dargestellt ist, stellt die ECU 11 eine Log oder History ein, die das Antwortsignal von dem elektronischen Schlüssel 23 anzeigt oder enthält, welches im Ansprechen auf das Fahrzeugkodesignal (B) der zweiten Stufe gesendet wurde. Die ECU 11 schreitet dann zur nächsten Stufe lediglich dann voran, wenn diese Log bestätigt wird.
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In 4 sind die Daten, die von der Fahrzeugseite her gesendet werden, als Zyklen #1 bis #5 der Einfachheit halber dargestellt. Die Unterbrechungsanfrage wird an die CPU 13 bei jedem Flankenzeitpunkt angelegt, der einen Start von jedem Zyklus #1 bis #5 definiert. Spezifischer ausgedrückt, stellt die CPU 13 im Ansprechen auf die Unterbrechungsanfrage zum Zeitpunkt t1 das Ausgangsmuster des Zyklus #2, welches eine Ein-Periode a2 und eine Aus-Periode b2 besitzt, derart ein, daß ein Stop-Bit des Fahrzeugkodesignals in der zweiten Stufe ausgegeben wird. Die CPU 13 stellt dann im Ansprechen auf die nächste Unterbrechungsanfrage das Ausgangsmuster, welches eine Ein-Periode von Null (0) und eine Aus-Periode b3 des Zyklus #3 besitzt, derart ein, daß eine nächste Unterbrechungsanfrage zur Überprüfung der Log der Antwort erzeugt wird. Somit wird ein Leersignal, welches an dem Aus-Pegel (Tastverhältnis = 0%) fixiert ist, in dem Zyklus #3 ausgegeben, so daß der Zeitpunkt t3 als ein imaginärer Flankenzeitpunkt durch das Leersignal definiert wird.
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Die CPU 13 prüft im Ansprechen auf die Unterbrechungsanfrage zum Zeitpunkt t3, ob die Log der Antwort, welche die Antwort von dem elektronischen Schlüssel 23 anzeigt, verfügbar ist. Die CPU 13 fährt mit einer nachfolgenden Datenübertragung lediglich dann fort, wenn die Log der Antwort bestätigt wird. Die CPU 13 stellt im Ansprechen auf die Unterbrechungsanfrage zum Zeitpunkt t3 das Ausgangsmuster des Zyklus #4, welches eine Ein-Periode a4 und eine Aus-Periode b4 besitzt, derart ein, daß das erste Bit des Schlüsselkodesignals (C) in der dritten Stufe eingestellt wird. Die CPU 13 stellt dann im Ansprechen auf die Unterbrechungsanfrage zum Zeitpunkt t4 das Ausgangsmuster des Zyklus #5 ein, welches eine Ein-Periode a5 und eine Aus-Periode b5 besitzt.
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Der Datenausgabeprozeß bei der oben erläuterten Schlüsselprüfoperation, die durch die Sicherheits-ECU 11 (CPU 13) durchgeführt wird, ist in 5 gezeigt. Dieser Prozeß wird bei jedem vorbestimmten Intervall durchgeführt.
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Bei den Schritten 101 bis 103 bestimmt die CPU 13, welche der vier Stufen sich bei diesem Moment befindet. Wenn es sich um die erste Stufe handelt, führt die CPU 13 den Datenausgabeprozeß für die erste Stufe bei dem Schritt 104 durch, so daß das elektronische Schlüsselaktivierungssignal (A) in 3 gesendet wird. Die CPU 13 führt die Datenausgabeprozesse für die zweite bis vierte Stufe bei den Schritten 105 bis 107 jeweils durch, so daß das Fahrzeugkodesignal, das Schlüsselkodesignal und das Zufallszahlkodesignal in einer Aufeinanderfolge gesendet werden.
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Der Unterbrechungsprozeß der CPU 13, der zu jedem Flankenzeitpunkt des PWM-Ausgangssignals initiiert wird, ist in 6 gezeigt. Bei diesem Prozeß werden die Schritte 201 bis 15 selektiv entsprechend jeder Flankenzeit bzw. -zeitpunkt ausgeführt.
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Spezifischer gesagt, stellt die CPU 13 das erste bis zum End-Bit von jedem Ausgangskodesignal (A)–(D) in der Sequenz bei den Schritten 201 bis 210 jeweils ein. Die CPU 13 stellt das Stop-Bit bei dem Schritt 211 ein. Die CPU 13 stellt dann bei dem Schritt 212 die Leer-Ausgangsgröße ein, um die Unterbrechungszeit zur Überprüfung der Antwort-Log zu definieren. Die Leer-Ausgangsgröße ist auf den Aus-Pegel (Tastverhältnis beträgt 0%) fixiert.
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In diesem Fall führt die CPU 13 die Schritte 213 bis 215 bei dem imaginären Flankenzeitpunkt der Leer-Ausgangsgröße durch. Das heißt, die CPU 13 prüft bei dem Schritt 213, ob die Antwort-Log verfügbar ist. Wenn sie verfügbar ist, stellt die CPU 13 das erste Bit des nächsten Ausgangskodes bei dem Schritt 214 so ein, daß die Schlüsselprüfoperation fortgesetzt wird. Wenn sie nicht verfügbar ist, beendet jedoch die CPU 13 die Schlüsselprüfoperation bei dem Schritt 215.
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Beispielsweise wird die Unterbrechung für den Schritt 211 zum Zeitpunkt t1 in 4 initialisiert. Die Unterbrechung für den Schritt 212 wird bei dem Schritt 212 initialisiert. Ferner wird die Unterbrechung für die Schritte 213 bis 215 initialisiert.
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Bei der zuvor erläuterten Ausführungsform werden die Ausgangsmuster der Datenfolge im Ansprechen auf die Unterbrechungsanfragen zu dem Flankenzeitpunkt der PWM-Ausgangsgröße eingestellt. Daher kann die Impulswellenform der Ausgangssignale, die von der Fahrzeugseite her gesendet werden, in einfacher Weise in Entsprechung mit der Folge der Daten, die zu übertragen sind, variiert werden. Das heißt, die Folge der Daten, die zu übertragen oder zu senden sind, kann willkürlich in eine PWM-Ausgangsgröße umgesetzt werden. Als ein Ergebnis kann die Datenübertragung in geeigneter Weise in Verbindung mit einem PWM-Kommunikationssystem durchgeführt werden, und zwar unter Verwendung der allgemeinen PWM-Ausgangseinheit 14.
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Die Antwort von dem elektronischen Schlüssel 23 wird mit Bezugnahme auf die Antwort-Log bestätigt, und zwar jedesmal dann, wenn die Kodesignale von einer Stufe gesendet werden, und es wird das Kodesignal in der nächsten Stufe lediglich dann gesendet, wenn die Antwort von dem elektronischen Schlüssel 23 bestätigt wird. Da die Datenaussendung oder Datenübertragung von der Fahrzeugseite außer Bereitschaft gesetzt wird, wenn keine Antwort von dem elektronischen Schlüssel 23 empfangen wurde, wird eine unnötige Datenkommunikation vermieden und es wird der elektrische Stromverbrauch in dem Fahrzeug reduziert.
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Die Unterbrechungsanfrage zum Prüfen der Antwort-Log wird in einer zeitlichen Beziehung zu dem imaginären Flankenzeitpunkt des Leer-Signals erzeugt. Als ein Ergebnis kann die Unterbrechungsanfrage in geeigneter Weise erzeugt werden, ohne irgendwelche Extraimpulse erzeugen zu müssen, welche die normale Kommunikation behindern.
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Die oben erläuterte Ausführungsform kann auf verschiedenste Arten modifiziert werden, ohne jedoch dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Datenübertragung oder Datenaussendung von der Fahrzeugseite fortgeführt oder angehalten werden, indem die Kommunikationsoperation der Sicherheits-ECU 11 überwacht wird oder indem das Öffnen der Fahrzeugtüren detektiert wird, anstelle der Erzeugung der absichtlichen Unterbrechungsanfrage (Zeitpunkt t3 in 4) und Überprüfung der Antwort-Log von dem elektronischen Schlüssel 23 aus.
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Der Datenübertragungsmodus, der im Ansprechen auf die beabsichtigte Unterbrechungsanfrage festgelegt wird, kann geändert werden, um den Inhalt der Daten, die gesendet werden sollen, zu ändern, und zwar anstelle der Fortführung oder Anhaltens der Datenübertragung. In diesem Fall kann der Datenübertragungsmodus beliebig gesteuert werden.
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Die ECU 11 kann mit einem fest installierten Computer anstelle des tragbaren Senders/Empfängers (elektronischer Schlüssel 23) kommunizieren. Ferner kann die ECU 11 über eine Signalübertragungsleitung mit anderen Computer kommunizieren.
