DE10340165A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Anbindung von Sensoren oder Aktoren an ein Bus-System - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Anbindung von Sensoren oder Aktoren an ein Bus-System Download PDF

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bus system
phase
signal processing
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Thomas Fuehrer
Reinhard Neul
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • H04L9/085—Secret sharing or secret splitting, e.g. threshold schemes
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    • H04M1/72409—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality by interfacing with external accessories
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    • H04M7/00—Arrangements for interconnection between switching centres
    • H04M7/12—Arrangements for interconnection between switching centres for working between exchanges having different types of switching equipment, e.g. power-driven and step by step or decimal and non-decimal
    • H04M7/1205—Arrangements for interconnection between switching centres for working between exchanges having different types of switching equipment, e.g. power-driven and step by step or decimal and non-decimal where the types of switching equipement comprises PSTN/ISDN equipment and switching equipment of networks other than PSTN/ISDN, e.g. Internet Protocol networks
    • H04M7/1295—Details of dual tone multiple frequency signalling
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    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/00912—Arrangements for controlling a still picture apparatus or components thereof not otherwise provided for
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    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
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    • H04N1/32101—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title
    • H04N1/32106—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title separate from the image data, e.g. in a different computer file
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/103—Selection of coding mode or of prediction mode
    • H04N19/109—Selection of coding mode or of prediction mode among a plurality of temporal predictive coding modes
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
    • H04N19/136—Incoming video signal characteristics or properties
    • H04N19/137—Motion inside a coding unit, e.g. average field, frame or block difference
    • H04N19/139—Analysis of motion vectors, e.g. their magnitude, direction, variance or reliability
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
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    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
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    • H04N19/517—Processing of motion vectors by encoding
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
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    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H04N19/625—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding using discrete cosine transform [DCT]
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/70—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by syntax aspects related to video coding, e.g. related to compression standards
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/90—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using coding techniques not provided for in groups H04N19/10-H04N19/85, e.g. fractals
    • H04N19/91—Entropy coding, e.g. variable length coding [VLC] or arithmetic coding
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    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/25—Management operations performed by the server for facilitating the content distribution or administrating data related to end-users or client devices, e.g. end-user or client device authentication, learning user preferences for recommending movies
    • H04N21/254—Management at additional data server, e.g. shopping server, rights management server
    • H04N21/2543—Billing, e.g. for subscription services
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    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/41—Structure of client; Structure of client peripherals
    • H04N21/418—External card to be used in combination with the client device, e.g. for conditional access
    • H04N21/4181—External card to be used in combination with the client device, e.g. for conditional access for conditional access
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    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/41—Structure of client; Structure of client peripherals
    • H04N21/426—Internal components of the client ; Characteristics thereof
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    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/43—Processing of content or additional data, e.g. demultiplexing additional data from a digital video stream; Elementary client operations, e.g. monitoring of home network or synchronising decoder's clock; Client middleware
    • H04N21/433—Content storage operation, e.g. storage operation in response to a pause request, caching operations
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    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/45—Management operations performed by the client for facilitating the reception of or the interaction with the content or administrating data related to the end-user or to the client device itself, e.g. learning user preferences for recommending movies, resolving scheduling conflicts
    • H04N21/462—Content or additional data management, e.g. creating a master electronic program guide from data received from the Internet and a Head-end, controlling the complexity of a video stream by scaling the resolution or bit-rate based on the client capabilities
    • H04N21/4623—Processing of entitlement messages, e.g. ECM [Entitlement Control Message] or EMM [Entitlement Management Message]
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    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
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    • H04N21/472—End-user interface for requesting content, additional data or services; End-user interface for interacting with content, e.g. for content reservation or setting reminders, for requesting event notification, for manipulating displayed content
    • H04N21/47211—End-user interface for requesting content, additional data or services; End-user interface for interacting with content, e.g. for content reservation or setting reminders, for requesting event notification, for manipulating displayed content for requesting pay-per-view content
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    • H04N21/60—Network structure or processes for video distribution between server and client or between remote clients; Control signalling between clients, server and network components; Transmission of management data between server and client, e.g. sending from server to client commands for recording incoming content stream; Communication details between server and client 
    • H04N21/61—Network physical structure; Signal processing
    • H04N21/6156—Network physical structure; Signal processing specially adapted to the upstream path of the transmission network
    • H04N21/6175—Network physical structure; Signal processing specially adapted to the upstream path of the transmission network involving transmission via Internet
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    • H04N21/60—Network structure or processes for video distribution between server and client or between remote clients; Control signalling between clients, server and network components; Transmission of management data between server and client, e.g. sending from server to client commands for recording incoming content stream; Communication details between server and client 
    • H04N21/61—Network physical structure; Signal processing
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Abstract

Verfahren zur Anbindung wenigstens eines Sensors (104, 200) oder Aktors an ein zeitgesteuertes Bussystem (110, 205), wobei der Sensor (104, 200) oder Aktor eine Signalverarbeitung (202 u. 203) durchführt, wobei die Signalverarbeitung in wenigstens zwei Phasen aufgeteilt ist und die Signalverarbeitung in einer ersten Phase (202) in einem schnelleren Takt als in einer zweiten Phase (203) abläuft, wobei der Sensor (104, 200) oder Aktor in wenigstens einer der Phasen an eine sensorexterne Zeit (GT, ZT) des zeitgesteuerten Bussystems synchronisiert wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anbindung wenigstens eines Sensors oder Aktors an ein zeitgesteuertes Bus-System sowie einen entsprechenden Sensor oder Aktor gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
  • Die Vernetzung von Steuergeräten, Sensorik und Aktorik mit Hilfe eines solchen Kommunikationssystems bzw. eines Bus-Systems hat in den letzten Jahren beim Bau von modernen Kraftfahrzeugen oder auch im Maschinenbau, insbesondere im Werkzeugmaschinenbereich, als auch in der Automatisierung und weiteren Industrieanwendungen drastisch zugenommen. Synergieeffekte durch Verteilung von Funktionen auf mehrere Steuergeräte können dabei erzielt werden. Man spricht hierbei von verteilten System. Die Kommunikation zwischen verschiedenen Teilnehmern findet mehr und mehr über wenigstens einen Bus bzw. wenigstens ein Bus-System statt. Der Kommunikationsverkehr auf dem Bus-System, Zugriffs- und Empfangsmechanismen sowie Fehlerbehandlungen werden über ein Protokoll geregelt.
  • Ein Ansatz dabei ist die zeitgesteuerte Kommunikation bei zeitgesteuerten Bus-Systemen. Solche zeitgesteuerten Kommunikationssysteme gehen davon aus, dass die Botschaften zyklisch in einem festen zeitlichen Schema gesendet werden. Der Ablauf für dieses zeitliche Schema wird von einem freilaufenden Zeitgeber oder Zeitmaster im System abgeleitet, der diese sogenannte globale Zeit oder global Time für das zeitgesteuerte Bus-System vorgibt. Ein Beispiel für so ein zeitgesteuertes Bus-System ist der dem ISO- Standard 11898-4 entsprechende zeitgesteuerte CAN(Controller Area Network), das sogenannte TTCAN oder (Time Triggered Controller Area Network). Im TTCAN oder auch anderen zeitgesteuerten Bus-Systemen wie dem FlexRay, werden Kommunikationsrunden (zum Beispiel Basic Cycle), aufgebaut, solche zeitgesteuerten Kommunikationssysteme wie beispielsweise der TTCAN oder FlexRay basieren somit im Wesentlichen auf einer zeitgesteuerten, periodischen Kommunikation, die durch einen hauptzeitgebenden Teilnehmer, den sogenannten Zeitmaster, mit Hilfe einer Zeitreferenznachricht oder kürzer Referenznachricht, getaktet wird. Die Periode bis zur nächsten Referenznachricht wird als Basiszyklus bezeichnet, unterteilt sich in eine vorgebbare Anzahl von Zeitfenstern und umfasst die Zykluszeit des zeitgesteuerten Bus-Systems.
  • Üblicherweise haben Steuergeräte in solchen zeitgesteuerten Kommunikationssystemen direkten Buszugriff, um Applikationsnachrichten auszutauschen. Dies Nachrichten müssen in oben beschriebenen zeitgesteuerten Bus-Systemen zeitgerecht bereitgestellt werden. Diese Anforderung kann beispielsweise durch die Verwendung eines zeitgesteuerten Betriebssystems wie OSEK erfüllt werden. Das Zeitverständnis des Betriebssystems, beispielsweise OSEKtime-kompatibles OS wird dann von der oben beschriebenen globalen Zeit oder global Time GT abgeleitet.
  • In solchen vernetzten Systemen mit zeitgesteuerter Kommunikation werden aber auch Sensoren und Aktoren direkt angeschlossen, d.h. die Logik des Sensors oder Aktors übernimmt auch die Aufgabe, am Busverkehr teilzunehmen.
  • Dabei wird im Stand der Technik bei den verwendeten Sensoren und Aktoren nicht auf das spezielle Verhalten, also insbesondere das zeitliche Verhalten, des Bus-Systems eingegangen. D.h., dass das zeitgesteuerte Verhalten solcher Bus-Systeme nicht direkt vom Sensor oder Aktor übernommen wird und sich somit zusätzlich zu der normalerweise in der Sensorspezifikation beschriebenen, maximal zulässigen Phasendrehung, also einer zeitlichen Verschiebung im Rahmen der Signalverarbeitung, noch weitere, zeitliche Unsicherheiten bezogen auf die Aktualität, speziell der Messdaten bei Sensoren, hinzukommen.
  • Im Rahmen dieser nachfolgend zu erläuternden Erfindung wird davon ausgegangen, dass zukünftig vermehrt Fahrzeugsysteme mit Regelschleifen aufgebaut werden, die über Bus- Systeme kommunizieren und somit das zeitliche Verhalten bzw. die Alterung der Daten durch den Transport über das Bus-System zu berücksichtigen sind.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, zeitliche Abweichungen bezogen auf die Aktualität der Daten bei der Anbindung von Sensoren oder Aktoren an ein zeitgesteuertes Bus-System zu minimieren.
  • Vorteile der Erfindung
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wir von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Anbindung wenigstens eines Sensors oder Aktors an ein zeitgesteuertes Bus-Systems sowie entsprechendem Sensor oder Aktor ausgegangen, wobei der Sensor oder Aktor eine Signalverarbeitung durchführt, welche in wenigstens zwei Phasen aufgeteilt ist und die Signalverarbeitung in einer ersten Phase in einem schnelleren Takt als in einer zweiten Phase abläuft. Die Einbindung des zeitgesteuerten Verhaltens des Bus-Systems erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass der Sensor oder Aktor in wenigstens einer der Phasen an eine sensorexterne Zeit, insbesondere die globale Zeit oder die Zykluszeit des zeitgesteuerten Bus-Systems synchronisiert wird.
  • In einer ersten Ausführungsform wird somit die erste im schnelleren Takt abzuarbeitende Phase der Signalverarbeitung und die sensorexterne Zeit des zeitgesteuerten Bus-Systems synchronisiert. In einer ersten Ausführungsform wird somit die erste im schnelleren Takt abzuarbeitende Phase der Signalverarbeitung an die sensorexterne Zeit des zeitgesteuerten Bus-Systems synchronisiert.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die zweite Phase der Signalverarbeitung an die sensorexterne Zeit des zeitgesteuerten Bus-Systems synchronisiert.
  • Vorteilhafter Weise handelt es sich bei der sensorexternen Zeit um die globale Zeit oder die Zykluszeit des zeitgesteuerten Bus-Systems. In einer zweckmäßigen Ausführungsform wird als zeitgesteuertes Bus-System ein TTCAN eingesetzt, wie dieser in der ISO 11898-4 beschrieben ist.
  • Vorteilhafter Weise erfolgt die erfindungsgemäße Synchronisierung durch Auslesen einer Zeitinformation, welche die sensorexterne Zeit repräsentiert, aus Registerbereichen einer Busankoppeleinheit. In einer weiteren Ausführungsform wird die Zeitinformation zur Synchronisierung durch Einlesen über einen Eingangspfad gewonnen, wobei die Zeitinformation ebenfalls aus der sensorexternen Zeit abgeleitet ist und auf den Eingangspfad übertragen wird. Dabei kann der Eingangspfad extern vorgegeben sein, also über einen separaten Pin oder aber über die Verbindung zur Busankoppeleinheit realisiert sein, wobei dann eine Zeitinformation aus einer sensorexternen Zeit einer Busankoppeleinheit abgeleitet wird und auf den Eingangspfad übertragen wird.
  • Damit ist es möglich, die Verarbeitungslogik eines modernen Sensors oder auch Aktors und die damit verbundene Berechnung bzw. Aufbereitung der Messungen zu Messdaten auf die extern vorgegebenen zeitlichen Bedingungen eben des zeitgesteuerten Bus-Systems wie Kommunikationszyklus und Sendezeitpunkt für die Messdaten abgestimmt werden. Damit können zeitliche Unsicherheiten oder Verschiebungen im Hinblick auf die Aktualität der Daten auch unter Echtzeitbedingungen weit über das im Stand der Technik bekannte Maß hinaus reduziert werden.
  • Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
  • 1 ein zeitgesteuertes Bus-System mit mindestens einem Teilnehmer und wenigstens einem Sensor sowie
  • 2 eine Blockbilddarstellung des Sensors mit einer Busschnittstelle oder Busankoppeleinheit.
  • Im Weiteren wird hauptsächlich die Anbindung eines Sensors an das zeitgesteuerte Bus-System beschrieben, wobei die Ankopplung von Aktoren im Hinblick auf die Erfindung analog erfolgen kann, wenn diese einen Datenaustausch über das zeitgesteuerte Bus-System durchführen.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt ein zeitgesteuertes Bus-System 110 mit einem Teilnehmer 100, insbesondere einer Steuereinheit, die über eine Ankoppeleinheit 102 mit dem Bus-System 110 verbunden ist. In der Steuereinheit 100 enthalten ist eine Verarbeitungseinheit 101 sowie ein Zeitbaustein 103. Diese Steuereinheit 100 ist beispielsweise der Busmaster, also die Einheit, die das zeitliche Verhalten des zeitgesteuerten Bus-Systems trägt. Dies erfolgt, wie eingangs beschrieben, beispielsweise durch Aussenden einer Referenznachricht abhängig vom eigenen Zeitgeberbaustein 103, woraus sich dann die globale Zeit des Bus-Systems ergibt. Aus der Zeit zwischen zwei Referenznachrichten ergibt sich dann die Zykluszeit des Bus-Systems.
  • So besitzt beispielsweise jeder Teilnehmer eine eigene Zeitbasis bzw. einen Zeitgeber, wie 103, die ihrerseits durch ein internes Mittel, wie beispielsweise eine Uhr, einen Zähler, einen Taktgenerator, einen Oszillator u.s.w., gebildet oder von extern zum jeweiligen Teilnehmer übertragen werden kann. Somit besitzt jeder Teilnehmer eine lokale Zeit und lediglich ein spezieller Teilnehmer, der Zeitgeber oder Zeitmaster 400 besitzt eine exponierte Stellung, so dass dessen Zeitbasis als globale Zeitbasis zur Vorgabe der globalen Zeit GT die Grundlage bildet. Auf diese globale Zeit GT kann nun jeder Teilnehmer sein Zeitverständnis korrigieren, indem aus der eigenen lokalen Zeitbasis und einem Offset bezogen auf die globale Zeit eine Abstimmung erfolgt. Abhängig von möglichen Zeitdriften der globalen Zeitbasis hängt dann die Zykluszeit als Abstand zwischen zwei Referenznachrichten mit der globalen Zeit zusammen.
  • Mit 104 ist erfindungsgemäß ein entsprechender Sensor, beispielsweise ein Drehratensensor bei einem Fahrzeug, dargestellt. Der dargestellte Sensor 104 enthält ebenfalls eine Busankoppeleinheit 107, einen beigeordneten oder in der Ankoppeleinheit enthaltenen Registerbereich 108, sowie eine Steuer- bzw. Verarbeitungseinheit 105 und einen Zeitbaustein 106. In diesem Beispiel beschreibt die Spezifikation eines Drehratensensors die Phasendrehung bei 25 Hertz mit maximal 30 Grad. Diese Phasendrehung wird im Sensor bei der Auslegung durch die notwendigen Ausgangsfilter auch bereits ausgenutzt. Dieser Sensor wird nun in einem modernen zeitgesteuerten Bus-System, wie dargestellt, mit zum Beispiel einem Zyklus von 1 Millisekunde eingesetzt. Dieses Zeitraster wird vom Bus-System, wie beschrieben, vorgegeben. So erhält also auch die Nachricht mit den Messdaten für diesen Sensor eine bestimmte Position im Zyklus. Das heißt aber auch ein Senden der Messdaten zu einem späteren Zeitpunkt im aktuellen Zyklus ist nicht mehr möglich. Falls nun die digitale Signalverarbeitung vom Drehratensensor asynchron zu diesem Zyklus des Bus-Systems läuft, ergibt sich damit eine zeitliche Unsicherheit für die Aktualität der Messdaten von 1 Millisekunde plus der spezifizierten Phasendrehung. Das bedeutet in diesem Beispiel eine zusätzliche Phasendrehung bei 25 Hertz von 9 Grad, also schon etwa ein Drittel der Spezifikation. Im gesamten Regelkreis gibt es üblicherweise noch weitere Kommunikationswege, zum Beispiel zu den Aktoren, wodurch ein Zuviel an Phasendrehung somit zur Instabilität der gesamten Regelung führen kann.
  • Gleiches gilt neben dem Drehratensensor beispielsweise für ESP (Electronic Stability Programm), auch für andere Sensoranwendungen, insbesondere im Fahrzeug, wie Drehzahlsensorik, zum Beispiel für Raddrehzahlen oder Motordrehzahlen im Rahmen der entsprechenden Regelung, oder auch den HFM (Heissfilmluftmassenmesser) oder auch den Beschleunigungssensor, beispielsweise in einer Verwendung in Zusammenhang mit der Airbagfunktion. Bei den genannten und weiteren Sensoranwendungen tritt das oben beschriebene Problem zum einen der Phasendrehung auf, zum anderen der zusätzlichen zeitlichen Unsicherheiten bezüglich der Asynchronität zwischen zeitgesteuertem Bus-System und dem angebundenen Sensor.
  • Die Lösung dieses Problems besteht darin, dass die interne Digitallogik des Sensors an eine sensorexterne Zeit des zeitgesteuerten Bus-Systems herangeführt bzw. synchronisiert wird. Das heißt also, die interne Digitallogik des Sensors wird insbesondere an die globale Zeit oder auch die Zykluszeit des Kommunikationssystems herangeführt bzw. darauf synchronisiert. Damit wird erreicht, dass die Messdatenverarbeitung im Sensor so erfolgt, dass die Messdaten zum geplanten Sendezeitpunkt der Sendenachricht im Kommunikationszyklus bereitstehen. 2 zeigt dazu ein Blockschaltbild zu Sensoren in Regelkreisen mit Bus-Systemen, wobei, wie schon eingangs erwähnt, das selbe Verfahren respektive die Vorrichtung auch bei der Aktorik im Regelkreis anwendbar ist. In 2 ist mit 200 ein Sensor oder Aktor dargestellt, der an ein zeitgesteuertes Bus-System 205 angekoppelt ist. Dabei bezeichnet 201 das eigentliche Sensorelement, welches die physikalische Erfassung der jeweiligen Abläufe bzw. Veränderungen aufnimmt. Block 202 symbolisiert die Sensorsignalverarbeitung im schnellen Takt, insbesondere im Megahertzbereich und Block 203 die Sensorsignalverarbeitung im langsamen Takt, insbesondere im Kilohertzbereich. Das heißt, die Logik, bzw. die Signalverarbeitung des Sensorelements kann grob in die Blöcke 201, Erfassung, 202 und 203, Verarbeitung, unterteilt werden. Block 204 zeigt den zur Anbindung an das zeitgesteuerte Bus-System 205 notwendigen Kommunikationskontroller oder Businterface als Busankoppeleinheit (204). Diese Busankoppeleinheit kann, wie mit der gestrichelten Linie angedeutet, ebenfalls im Sensor 200 enthalten sein oder extern zu diesem angeordnet werden. Mit 208 ist dabei eine Ausführungseinheit dargestellt, welche die Steuerung der Kommunikation übernimmt.
  • Das Sensorelement 201 wird durch die Sensorsignalverarbeitung im schnellen Takt betrieben, also die Messwerte ausgelesen und vorverarbeitet. Dies kann auch noch in Analogtechnologie oder aber in Digitaltechnologie erfolgen. Das Ergebnis dieser ersten Phase der Sensorsignalverarbeitung, also der Verarbeitung im schnellen Takt, insbesondere im Megahertzbereich, wird danach in einem langsameren Takt, insbesondere im Kilohertzbereich, aufbereitet und verarbeitet, in der Regel in Digitaltechnologie. Dabei findet auch die bereits erwähnte Ausgangsfilterung Anwendung. In dieser zweiten Phase der Sensorsignalverarbeitung wird nach jedem Verarbeitungsdurchgang das digitale Sensorsignal in die Busankoppeleinheit 204 eingestellt. Insbesondere zwischen der Übergabe der ersten Phase der Sensorsignalverarbeitung zur zweiten Phase der Sensorsignalverarbeitung, also vom schnellen zum langsamen Takt, kann es zu der eingangs beschriebenen Phasendrehung kommen.
  • In einer ersten Variante wird bereits die erste Phase der Sensorsignalverarbeitung, also die Phase im schnellen Takt, entsprechend Block 202, an die sensorexterne Zeit des zeitgesteuerten Bus-Systems, also die Zykluszeit oder die globale Zeit, synchronisiert. Dies ist zum einen möglich durch Auslesen einer Zeitinformation, die die entsprechende Zykluszeit oder globale Zeit repräsentiert. Eine solche Zeitinformation wird beispielsweise aus den entsprechenden Registern 207 oder 108 der Busankoppeleinheit 107 bzw. 204 ermöglicht. D.h. über den Eingangspfad 206 kann aus dem Register 207 die entsprechende Zeitinformation zur Zeitsynchronisierung ausgelesen werden, um zeitliche Unsicherheiten, insbesondere Jitter, zu vermeiden. Dabei muss nicht der Kommunikationsweg zwischen Sensor und Busankoppeleinheit bzw. Block 203 und Busankoppeleinheit bei im Sensor enthaltener Busankoppeleinheit Verwendung finden, sondern der Eingangspfad 206 kann auch anderweitig gestaltet sein, so dass eine Zeitinformation, die aus dem zeitlichen Verhalten des zeitgesteuerten Bus-Systems, insbesondere der Busankoppeleinheit, abgeleitet ist, zuzuführen. Dabei ist es auch möglich, einen separaten Eingangspin für diese Zeitinformation vorzusehen, wobei diese dann aus einer externen Quelle stammen kann, wie zum Beispiel einem anderen Steuergerät, respektive einem anderen Busteilnehmer. Diese Übertragung an den Eingangspin kann dann zum einen leitungsgebunden sein, oder aber auch leitungslos, beispielsweise über Funk, Ultraschall, Infrarot, u.s.w.. Da die Sensorsignalverarbeitung im langsamen Takt, also im Kilohertzbereich, ebenfalls auf die sensorexterne Zeit des Bus-Systems, eben insbesondere Zykluszeit oder globale Zeit, zugreift, ist die Synchronisierung der ersten und zweiten Phase der Sensorsignalverarbeitung gegeben, so dass das digitale Sensorsignal synchron zur Buszeit in der Busankoppeleinheit geschrieben wird.
  • Eine zweite Variante ergibt sich daraus, dass die erste Phase der Sensorsignalverarbeitung, also diejenige im schnellen Takt, also im Megahertzbereich, unabhängig von der Sensorsignalverarbeitung im langsamen Takt, also im Kilohertzbereich, erfolgt. Dabei wird die Taktung der zweiten Phase der Signalverarbeitung so gewählt, dass die Phasendrehung möglichst gering ist. Nun wird diese zweite Phase aber an die sensorexterne Zeit des Bus-Systemes, eben die Zykluszeit bzw. globale Zeit, ZT bzw. GT synchronisiert. Dies erfolgt entweder durch direktes Lesen der globalen Zeit GT oder der Zykluszeit ZT, eben von der Zeitbasis oder als Registerwert. Eine andere Möglichkeit ist die Synchronisation durch Verarbeitung der Zeitinformation des Eingangspfades, insbesondere in spezieller Eingangspin, der die Synchronisierung zur Buszeit des zeitgesteuerten Bus-Systems, also globaler Zeit oder Zykluszeit, als Hardwaresignal bereitstellt. Dadurch erfolgt eine geringe Phasendrehung zwischen erster und zweiter Signalverarbeitungsphase und das digitale Sensorsignal wird im Rahmen der zweiten Phase der Signalverarbeitung synchron zur Buszeit in der Busankoppeleinheit geschrieben.
  • Beide genannten Varianten, Variante 1 und Variante 2, stellen somit eine synchronisierte Ausgabe des Sensorsignals dar, um zeitliche Unsicherheiten und die Phasendrehung, bezogen auf das Zeitverhalten des zeitgesteuerten Bus-Systems, zu minimieren. Somit müssen die Messwerte, also die Daten, intern nicht zwischengespeichert werden, was lediglich zu einer Verlagerung der Phasendrehung und nicht, wie nun erfindungsgemäß erreicht, zu einer Minimierung dieser Zeitverschiebungen führen würde. Eine solche Zwischenspeicherung könnte auch dadurch vermieden werden, dass ein DPRAM oder ein anderes Pufferkonzept, wie zum Beispiel Wechselregister, eingesetzt werden, so dass, wenn in der langsamen Sensorsignalverarbeitung, also in der zweiten Phase, ein neuer Sensorwert eingeschrieben werden soll, die Busankoppeleinheit, respektive der Kommunikationskontroller, synchron zur Buszeit den Sensorwert versendet. So wird das Sensorsignal zwar asynchron zur Buszeit geschrieben, wird aber synchron versendet und so realisiert, dass es zu keinem Schreib-Lese-Konflikt beim Zugriff kommt. Damit muss in dieser einfachsten, dritten Variante, also mit DPRAM oder einem anderen Pufferkonzept, wie Wechselregister, eigentlich nur der Kommunikationskontroller bzw. das Businterface 204 durch Auslesen der Zykluszeit oder der globalen Zeit oder aber durch einen Eingangspin mit Flankensteuerung synchron zur Buszeit an diese synchronisiert werden. Um größere Abweichungen zu vermeiden, insbesondere, um diese zu minimieren, kann dann wenigstens die erste Phase der Signalverarbeitung synchronisiert erfolgen.
  • Mit dem soeben Beschriebenen lässt sich ein Verfahren und eine Vorrichtung, ein Sensor sowie analog ein Aktor angeben, durch welche eine Synchronisierung des Sensors oder Aktors auf das zeitgesteuerte Bus-System erfolgt, so dass die genannten zeitlichen Unsicherheiten und Phasendrehungen minimiert und Instabilitäten in Regelungen vermieden werden können.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Anbindung wenigstens eines Sensors (104, 200) oder Aktors an ein zeitgesteuertes Bussystem (110, 205), wobei der Sensor (104, 200) oder Aktor eine Signalverarbeitung (202 u. 203) durchführt, wobei die Signalverarbeitung in wenigstens zwei Phasen aufgeteilt ist und die Signalverarbeitung in einer ersten Phase (202) in einem schnelleren Takt als in einer zweiten Phase (203) abläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (104, 200) oder Aktor in wenigstens einer der Phasen an eine sensorexterne Zeit (GT, ZT) des zeitgesteuerten Bussystems synchronisiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Phase (202) der Signalverarbeitung an die sensorexterne Zeit (GT, ZT) des zeitgesteuerten Bussystems (110, 205) synchronisiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Phase (203) der Signalverarbeitung an die sensorexterne Zeit (GT, ZT) des zeitgesteuerten Bussystems (110, 205) synchronisiert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der sensorexternen Zeit um die Globale Zeit (GT) des zeitgesteuerten Bussystems (110, 205) handelt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der sensorexternen Zeit um die Zykluszeit (ZT) des zeitgesteuerten Bussystems (110, 205) handelt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zeitgesteuerten Bussystem (110, 205) um ein TTCAN handelt.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierung durch Auslesen einer Zeitinformation, welche die sensorexterne Zeit repräsentiert, aus Registerbereichen (108, 207) einer Busankoppeleinheit (107, 204) erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierung durch Einlesen einer Zeitinformation über einen Eingangspfad (206), erfolgt, wobei die Zeitinformation aus der sensorexternen Zeit abgeleitet ist und auf dem Eingangspfad (206) übertragen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, dass die Synchronisierung durch Einlesen einer Zeitinformation über einen Eingangspfad (206) erfolgt, wobei die Zeitinformation aus einer sensorexternen Zeit einer Busankoppeleinheit (204) abgeleitet ist und auf dem Eingangspfad (206) übertragen wird.
  10. Vorrichtung zur Anbindung wenigstens eines Sensors (104, 200) oder Aktors an ein zeitgesteuertes Bussystem (110, 205), wobei der Sensor (104, 200) oder Aktor eine Signalverarbeitung (202 u. 203) durchführt, wobei die Signalverarbeitung in wenigstens zwei Phasen aufgeteilt ist und die Signalverarbeitung in einer ersten Phase (202) in einem schnelleren Takt als in einer zweiten Phase (203) abläuft, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (105, 208) enthalten sind, welche in wenigstens einer der Phasen den Sensor oder den Aktor an eine sensorexterne Zeit (GT, ZT) des zeitgesteuerten Bussystems (110, 205) synchronisieren.
  11. Sensor (104, 200) zur Anbindung an ein zeitgesteuertes Bussystem (110, 205), wobei der Sensor (104, 200) eine Signalverarbeitung (202, 203) durchführt, wobei die Signalverarbeitung in wenigstens zwei Phasen aufgeteilt ist und die Signalverarbeitung in einer ersten Phase (202) in einem schnelleren Takt als in einer zweiten Phase (203) abläuft, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (105, 208) enthalten sind, welche in wenigstens einer der Phasen den Sensor an eine sensorexterne Zeit (GT, ZT) des zeitgesteuerten Bussystems synchronisieren.
  12. Aktor (104, 200) zur Anbindung an ein zeitgesteuertes Bussystem (110, 205), wobei der Aktor (104, 200) eine Signalverarbeitung (202, 203) durchführt, wobei die Signalverarbeitung in wenigstens zwei Phasen aufgeteilt ist und die Signalverarbeitung in einer ersten Phase (202) in einem schnelleren Takt als in einer zweiten Phase (203) abläuft, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (105, 208) enthalten sind, welche in wenigstens einer der Phasen den Aktor an eine aktorexterne Zeit (GT, ZT) des zeitgesteuerten Bussystems synchronisieren.
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