DE19601835B4

DE19601835B4 - Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung von digitalen Datennachrichten zwischen untereinander kommunizierenden Signalverarbeitungsgeräten

Info

Publication number: DE19601835B4
Application number: DE19601835A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dr. Strauß
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2016-01-20
Also published as: DE19601835A1

Abstract

Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung von digitalen Datennachrichten auf mindestens einer Datenleitung zwischen untereinander kommunizierenden Signalverarbeitungsgeräten, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem das als Sender arbeitende Signalverarbeitungsgerät die gesendete Datennachricht zurückliest und in Abhängigkeit einer Fehlerprüfung der Datennachricht ein Prüfsignal an die als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgeräte aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß in den als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgeräten (T2, T3) das Prüfsignal (S_prüf) mit mindestens einer Referenzspannung (U_ref) verglichen wird und in Abhängigkeit dieses Vergleiches ein Statussignal (S_status) gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur seriellen Übertragung von digitalen Datennachrichten auf mindestens einer Datenleitung zwischen untereinander kommunizierenden Signalverarbeitungsgeräten, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem das als Sender arbeitende Signalverarbeitungsgerät die gesendete Datennachricht zurückliest und in Abhängigkeit einer Fehlerprüfung der Datennachricht ein Prüfsignal an die als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgeräte aussendet.
Bei der Datenübertragung zwischen den unterschiedlichsten Signalverarbeitungsgeräten eines Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise Zünd-, Einspritz-, Brems- oder Getriebesteuergeräten, aber auch bei den Signalverarbeitungsgeräten der Komfortelektronik, kann es aufgrund von fahrzeugeigenen als auch äußeren Störquellen, wie Sende- und Empfangsanlagen des Mobil-Funknetzes, durch Überlagerung der Übertragungsdaten mit HF-Störungen als auch durch im System auftrefende Kurzschlüsse oder Unterbrechungen zu Verfälschungen der übertragenen Daten kommen. Diese Übertragungsfehler müssen zur Vermeidung einer Fehlsteuerung als auch einer Überlastung einzelner Systemkomponenten erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden. Jedes Signalverarbeitungsgerät muß deshalb Datenverfälschungen selbständig erkennen und je nach Störungsart durch Übertragungswiederholung oder durch Abschaltung eventuell defekter Schaltungsteile eine eindeutige Kommunikationssituation aufrechterhalten.
Zur Gewährleistung einer einwandfreien Kommunikation zwischen verschiedenen elektronischen Steuergeräten trotz unvermeidbarer Störungen im Leitungsnetz ist es bekannt, daß das als Sender autorisiertes Signalverarbeitungs- oder Steuergerät seine gesendete Datennachricht zurückliest, einen Fehlererkennungsalgorithmus durchführt und in Abhängigkeit des Ergebnisses ein aus einem oder mehreren Bits bestehendes Prüfsignal an die als Emp fänger arbeitenden Signalverarbeitungs- oder Steuergeräte sendet, das wiederum das Prüfsignal interpretiert und gegebenenfalls einen Fehler erkennt. Problematisch können bei diesem Verfahren während der Übertragung auftrefende HF-Störungen sein, die das Prüfsignal verfälschen.
Aus der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 44 21 083 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung von digitalen Daten auf Ein-Draht-Mulitplexverbindung zwischen untereinander kommunizierende Signalverarbeitungsgeräten bekannt, bei dem sowohl das als Sender autorisierte Steuergerät als auch die als Empfänger arbeitenden Steuergeräte die gesamte Datennachricht auf eventuell vorhandene Übertragungsfehler überprüft. Da die als Empfänger arbeitenden Steuergeräte die gesendete Datennachricht nicht kennen, also nicht wissen, ob ein Datenpegel 0 oder 1 gesendet wurde, wird in diesen Steuergeräten die empfangene Datennachricht mit mehreren Referenzspannungsgrenzen verglichen. Für die Erkennung einer Hochfrequenzstörung wird dabei sowohl eine Referenzspannungsgrenze oberhalb des Nutzpegels 1 als auch eine Referenzspannungsgrenze unterhalb des Nutzpegels 0 benötigt. Eine Kurzschlußerkennung auf der Datenleitung wird mit Hilfe einer Referenzspannungsgrenze innerhalb des Nutzpegelbereichs durchgeführt. Um die Datennachricht mit den entsprechenden Referenzspannungsgrenzen vergleichen zu können, wird in den Signalverarbeitungsgeräten eine Mehrzahl von Vergleicherschaltungen, beispielsweise Komparatoren, benötigt.
Aus der DE 38 26 774 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung einer Busleitung auf Fehlerzustände durch einen Fensterkomparator bekannt, wobei bei Buspegeln außerhalb eines vorgebbaren Bereichs ein Steuersignal an eine Notlaufschaltung gegeben wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung einer Datennachricht zwischen untereinander kommunizierenden Signalverarbeitungsgeräten zu schaffen, daß eine sichere Erkennung von Übertragungsfehlern gewährleistet, bei dem jedoch der Aufwand an elektronischen Bauelementen gering gehalten werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Erfindungsgemäß ist bei dem gattungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß nur das von dem als Sender arbeitenden Signalverarbeitungsgerät ausgesendete Prüfsignale in den als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgeräten mit mindestens einer Referenzspan nung verglichen wird und in Abhängigkeit dieses Vergleiches ein Statussignal für den Zustand der übertragenen Datennachrichten gebildet wird. Vorteilhafterweise liegt der Pegel der Referenzspannung außerhalb des Pegelbereiches des Prüfsignals, also oberhalb des Pegels 1 oder unterhalb des Pegels 0.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Pegel der Referenzspannung derart festgelegt, daß er einen Abstand von dem geforderten Pegel des Prüfsignals aufweist, der kleiner oder gleich dem halben Abstand zwischen den Pegeln des Prüfsignals ist.
Das Prüfsignal kann sowohl auf einer gesonderten Prüfleitung als auch auf der Datenleitung gemeinsam mit der Datennachricht, beispielsweise als Prüfbit gesendet werden. Bei der Fehlerprüfung eines solchen Prüfbits wird mit Hilfe der Referenzspannung immer der fehlerkennzeichnende Pegel des Prüfbits mit der Referenzspannung verglichen. Dies hat den wesentlich Vorteil, daß bei einer durch eine Hochfrequenzstörung verfälschten Fehlermeldung durch das Prüfbit diese Fehlermeldung auch eindeutig erkannt werden kann.
Vorteilhafterweise wird dazu der Pegel der Referenzspannung oberhalb des digitalen Pegels 1 festgelegt, wenn dieser Pegel des Prüfbits als fehlerkennzeichnender Pegel definiert ist und unterhalb des digitalen Pegels 0 festgelegt, wenn der Pegel 0 des Prüfbits als fehlerkennzeichnender Pegel definiert ist.
Der Vergleich des Prüfsignals mit der Referenzspannung kann sowohl kontinuierlich als auch zu definierten Abtastzeitpunkten über die Zeitdauer eines Bits erfolgen.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedes empfangene Signalverarbeitungsgerät in der Lage, fehlerbedingte Veränderungen des Prüfsignals selbständig zu erkennen und je nach Störungsart durch Übertragungswiederholung, Nichtbewertung der empfangenen Datennachricht oder durch Abschalten eventuell defekter Schaltungsteile eine eindeutige Kommunikationssituation aufrechtzuerhalten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 eine Schaltungsanordnung zur Fehlerbewertung auf einen vorliegenden Hochfrequenzstörpegel und
2 ein Spannungs-Zeitdiagramm bei Vorliegen einer Hochfrequenzstörung.
In 1 ist schematisch ein Netzwerk zur Kommunikation verschiedener elektronischer Signalverarbeitungsgeräte T1 bis T3 über eine einzige logische Datenleitung D dargestellt. Typische Signalverarbeitungsgeräte, bei denen die Erfindung zur Anwendung kommen kann, sind beispielsweise Steuergeräte für Kraftfahrzeuge, wie Zünd-, Einspritz-, Brems- oder Getriebesteuergeräte, aber auch die Steuergeräte der Komfortelektronik des Kraftfahrzeuges. Nach dem Ausführungsbeispiel wird die logische Datenleitung D über die die einzelnen Signalverarbeitungsgeräte T1 bis T3 ihre Datennachrichten N von anderen Signalverarbeitungsgeraten empfangen oder an diese selbst senden, im Ruhezustand auf Pegel 1 (High) gehalten. Jede Übertragung beginnt mit dem Aussenden eines Startbits 0 (Low) und eines Synchronisationssignals auf den sich alle Empfänger synchronisieren. Liegt bei mehreren Signalverarbeitungsgeräten T1 bis T3 eine Sendeanforderung vor, wird in einer Abitrationsphase dem sendenden Signalverarbeitungsgerät T1, dessen Information die höchste Priorität hat, der Leitungszugriff erteilt.
Bei der Datenübertragung in einem Netzwerk können durch Störungen im Netz selbst, wie Kurzschlüsse oder Leitungsunterbrechungen aber auch durch Hochfrequenzfelder in der Umgebung des Netzes Datenverfälschungen auftrefen, die zu Funktionsstörungen führen können. Es müssen also Mechanismen vorgesehen werden, die diese Signalverfälschungen sicher erkennen und je nach Störungsart auf jeden Fall eine eindeutige Kommunikationssituation aufrechterhalten. Dies geschieht nach der Erfindung dadurch, daß das als Sender arbeitende Signalverarbeitungsgerät T1 seine gesendete Datennachricht N zurückliest und sie in einem Komparator K1 mit einer innerhalb des Nutzpegelbereichs 0, 1 liegenden Referenzspannung U₁ vergleicht, die im Ausführungsbeispiel ca. 50% des Nutzpegels 1 beträgt. Da das Signalverarbeitungsgerät T1 die abgesetzte Datennachricht N kennt, kann bei Über- oder Unterschreitung der Referenzspannung U₁ durch den gesendeten Pegel der Datennachricht N eine Hochfrequenzstörung als auch ein Kurzschluß oder eine Unterbrechung erkannt werden.
In Abhängigkeit des Vergleiches der Datennachricht N mit der Referenzspannung U₁ bildet das Signalverarbeitungsgerät T1 ein Prüfsignal S_prüf, das im Ausführungsbeispiel ein Prüfbit ist, und sendet dieses über die Prüfleitung L an die als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgeräte T2 und T3, die nach dem Erkennen eines Fehlers entsprechende Maßnahmen einleiten. Für die Übertragung des Prüfsignals S_prüf stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. Einmal kann das Prüfsignal gemeinsam mit der Datennachricht N, beispielsweise als letzter Teil der Datennachricht, auf der Datenleitung D oder andererseits auf einer gesonderten Prüfleitung L an die Signalverarbeitungsgeräte gesendet werden. Während der Übertragung des Prüfbits kann dieses jedoch durch auftrefende Störungen verfälscht werden, so daß nicht gesichert ist, daß das angesprochene Signalverarbeitungsgerät T2 oder T3 den tatsächlich gesendeten Pegel des Prüfsignals S_prüf erhält. Aus diesem Grund wird in den als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgeräten T2 und T3 das Prüfsignal S_prüf in einem Komparator K2 mit einer Referenzspannung U_ref verglichen und ein Statussignal S_status für das Prüfsignal gebildet und einer Auswerteeinrichtung A zugeführt.
Da sowohl die Datenleitung D als auch die Prüfleitung L im Ruhestand immer den Pegel 1 führt, ist es sinnvoll den fehlerkennzeichnenden Pegel des Prüfsignals S_prüf ebenfalls mit 1 (High) festzulegen, dementsprechend signalisiert der Pegel 0 (Low) des Prüfsignals, daß die gesendete Datennachricht N nicht verfälscht ist. Um zu gewährleisten, daß ein fehlerkennzeichnender Pegel 1 nicht durch auftrefende Hochfrequenzstörungen als ein Pegel 0, d. h. die empfangene Datennachricht N ist in Ordnung, erkannt wird, wird die Referenzspannung oberhalb des Pegels 1 (High) festgelegt, vorzugsweise beträgt sie etwa 150% des Pegels 1.
In 2 ist der Spannungs-Zeit-Verlauf des störspannungsbehafteten Prüfbits S_prüf und der Referenzspannung U_ref zur näheren Erläuterung dargestellt.

T1: Signalverarbeitungsgerät
T2: Signalverarbeitungsgerät
T3: Signalverarbeitungsgerät
D: Datenleitung
L: Prüfleitung
N: Datennachricht
0,1: Pegel
U₁: Referenzspannung
U_ref: Referenzspannung
S_prüf: Prüfsignal
K1,K2: Komparator

Claims

Verfahren zur Überwachung einer seriellen Übertragung von digitalen Datennachrichten auf mindestens einer Datenleitung zwischen untereinander kommunizierenden Signalverarbeitungsgeräten, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem das als Sender arbeitende Signalverarbeitungsgerät die gesendete Datennachricht zurückliest und in Abhängigkeit einer Fehlerprüfung der Datennachricht ein Prüfsignal an die als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgeräte aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß in den als Empfänger arbeitenden Signalverarbeitungsgeräten (T2, T3) das Prüfsignal (S_prüf) mit mindestens einer Referenzspannung (U_ref) verglichen wird und in Abhängigkeit dieses Vergleiches ein Statussignal (S_status) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der Referenzspannung (U_ref) außerhalb des Pegelbereiches (0, 1) des Prüfsignals liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der Referenzspannung (U_ref) einen Abstand von den Pegeln (0, 1) aufweist, der kleiner oder gleich dem halben Anstand zwischen den Pegeln (0, 1) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfsignal (S_prüf) auf einer Prüfleitung (L) gesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfsignal (S_prüf) mit der Datennachricht (N) auf der Datenleitung (D) gesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfsignal (S_prüf) ein einziges Prüfbit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der Referenzspannung (U_ref) oberhalb des Pegels (1) liegt, wenn der Pegel (1) des Prüfsignals (S_prüf) als fehlerkennzeichnender Pegel definiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der Referenzspannung (U_ref) unterhalb des Pegels (0) liegt, wenn der Pegel (0) des Prüfsignals (S_prüf) als fehlerkennzeichnender Pegel definiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich des Prüfsignals (S_prüf) mit der Referenzspannung (U_ref) kontinuierlich erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich des Prüfsignals (S_prüf) mit der Referenzspannung (U_ref) zu definierten Abtastzeitpunkten innerhalb der Zeitdauer eines Bits erfolgt.