DE4027824C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Signalweg
steuerung zur Anwendung bei einem Kraftfahrzeug nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-A1-37 31 836 ist ein Fehlerdiagnosesystem für
Elektronik-Einheiten eines Kraftfahrzeugs bekannt, welches
dafür ausgelegt ist, von Elektronik-Einheiten Fehlersig
nale aufzunehmen und zur Anzeige zu bringen. Dabei enthält
ein Fahrzeug wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Elek
tronik-Einheiten, die Selbstdiagnosefunktionen haben.
Diagnoseausgänge der einzelnen Elektronik-Einheiten sind
an eine Steckverbindung geführt, an welcher ein Diagnose
tester angeschlossen werden kann. Die Datenübertragung
von der Steckverbindung zum Diagnosetester geschieht über
parallelgeführte Leitungen; von jeder selbstdiagnosefä
higen Elektronik-Einheit führt also eine Leitung über
besagte Steckverbindung zum Diagnosetester. Bei jenem
System ist im wesentlichen eine unidirektionale Daten
übertragung vorgesehen.
Wenn bei einem solchen System viele Elektronik-Einheiten
überwacht werden sollen, und ein Diagnosegerät nicht nahe
bei besagter Steckverbindung angeordnet werden kann, weil
es z. B. außerhalb des Fahrzeuges bedient und abgelesen
werden soll, erweist sich eine vielkanalige Verbindung von
einer Fahrzeugschnittstelle zum Diagnosetester als nach
teilig, und zwar aus mehreren Gründen. Bei mechanischer
Beanspruchung neigt ein entsprechend vieladriges Kabel zu
Leitungsbruch. Außerdem kann es zu Übersprechstörungen
zwischen verschiedenen Kanälen kommen. Dadurch kann die
Verfügbarkeit einer solchen Einrichtung stark einge
schränkt sein.
Aus der DE-OS 33 33 333 ist ein Verfahren und eine Vor
richtung zur Signalübertragung bei Diagnosegeräten von
Kraftfahrzeugen bekannt. Dabei werden Meßkabel einem
Peripheriegerät zugeführt, das gegen Störstrahlung be
sonders geschützt ist. Nach Verstärkung der entsprechen
den Signale werden diese vorzugsweise auf einem einzigen
optischen Wege an die Diagnosegeräte weitergegeben. Eine
von wenigstens einem Diagnosegerät wahlfrei steuerbare
Beeinflussung der Signalzuordnung ist nicht vorgesehen.
Aus der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrunde liegenden
DE-AS 11 48 763 ist ein Kompensationsschreiber zur
Aufzeichnung einer Vielzahl von Meßgrößen bekannt, bei dem
über eine zweigestufte Anordnung von Gruppenschaltern je
weils eines von einer Vielzahl von Meßsignalen dem
Schreibverstärker des Kompensationsschreibers zuführbar
ist. Dazu werden die entsprechenden Schalter entsprechend
dem augenblicklich aufzuschreibenden Meßwert am Eingang
mechanisch betätigt.
Aus der DE-AS 25 04 102 ist eine Anordnung zur Zeitmulti
plex-Übertragung von parallelen Analog-Meßwerten und Digi
tal-Meldungen bekannt, die für einen zyklischen Aufbau
eines seriellen, einer Mehrzahl jeweils parallel anlie
gender Signale entsprechenden Datenrahmens geeignet ist.
Dabei werden einzelne Gruppen von Eingangsleitungen nach
Maßgabe durch eine Ablaufsteuerung nacheinander an einen
Parallel-Seriell-Wandler gelegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine universelle Einrich
tung zur Signalwegsteuerung zur Anwendung bei einem
Kraftfahrzeug zu schaffen, welche universell und signal
pfadmäßig bidirektional betreibbar ist und im Zuge des
Signalflusses eine wahlfreie Veränderung der Zuordnung
von Eingangs- zu Ausgangspfad erlaubt.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung
zur Signalwegsteuerung mit den kennzeichnenden Merkmalen
gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Signalwegsteuerung
wirkt als Aufschalteinrichtung für eine Vielzahl von Lei
tungen mit seriell bereitgestellten Signalen auf eine
einzige Leitung etwa eines Daten-Kabels, oder vice versa.
In vorteilhafter Weise erfolgt die Auswahl des Signalwe
ges durch ein serielles Wege-Signal, das in ein dem ge
wünschten Signalweg entsprechendes, paralleles Ansteuer
bitmuster gewandelt wird. Eine auf die Bitlänge des seriel
len Signals abgestimmte Vielzahl von Speicherzellen ermög
licht die stationäre Signalwegaufrechterhaltung, bis der
Signalweg durch Empfang eines neuen seriellen Wege-Signals
entsprechend gewechselt wird. Auf diese Weise wird zwischen
einer Datenerfassungs- bzw. Datenverteilungsschnittstelle
und einem Daten empfangenden bzw. Daten aussendenden System
ein Kabel mit minimaler Adernzahl benötigt; gleichzeitig
wird eine hohe Störsignalunterdrückung zwischen verschie
denen Datenkanälen erreicht.
Weitere Vorteile werden durch Weiterbildung der vorgenann
ten Einrichtung gemäß Lehre der abhängigen Ansprüche 2 bis
11 erschlossen.
Die Einrichtung kann demnach sowohl in einem Fahrzeug als
auch außerhalb eines Fahrzeugs Anwendung finden, und eig
net sich insbesondere auch als Bestandteil eines Off-
Board-Diagnosesystems.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich
nung dargestellt und nachfolgend erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Blockschaltbild der Signalwegsteuerein
richtung mit paralleler Ansteuerung,;
Fig. 2 das Blockschaltbild eines Erweiterungsteils
der Signalwegsteuereinrichtung für serielle
Ansteuerung.
Gemäß Fig. 1 umfaßt die Einrichtung ansteuerbare Einfach
schaltbauelemente 11.1 bis 11.q und Mehrfachschaltbau
elemente 10.1 bis 10.p mit jeweils bidirektional betreib
baren Schaltstrecken, die jeweils einem Wahleingang 15.1
bis 15.q bzw. 14.1 bis 14.p zugeordnet und elektrisch
ansteuerbar sind. Es kann sich dabei um Relais mit Ein
bzw. Mehrfachkontakten, oder um entsprechende Analog
schalter in der Art integrierter Halbleiterschaltungen
handeln.
Im Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen, daß die
Mehrfachschaltbauelemente 10.1 bis 10.p jeweils vier von
einander galvanisch getrennte Schaltstrecken aufweisen.
Schaltbauelemente mit jeder anderen Mehrzahl von Polen sind
genauso gut denkbar; z. B. achtpolige CMOS-Analogschalter.
Die von Signalquellen ausgehenden Eingangsleitungen 10.1.1
bis hier beispielsweise 10.p.3 können z. B. an insgesamt 35
Schaltstreckeneingänge von neun je vierpolig ausgebildeten
Mehrfachschaltbauelemente 10.1 bis 10.9 geführt sein. Die
entsprechenden Schaltstreckenausgänge sind in gleichsinni
ger Ordnung parallelgeschaltet, d. h. zu einem Zwischen
leitungsbündel bzw. -knoten 12 zusammengefaßt, dessen
Breite q der Polzahl der eingangseitig verwendeten Mehr
fachschaltbauelemente 10.1 bis 10.p entspricht. Die Mehr
fachschaltbauelemente 10.1 bis 10.p sind insoweit über ein
p Leitungen breites erstes Auswahlleitungsbündel 14 indi
viduell, d. h. einzeln ansteuerbar. Die einzelnen Zwischen
leitungen 12.1 bis 12.q sind an die Schaltstreckeneingänge
besagter Einfachschaltbauelemente 11.1 bis 11.q geführt,
welche über ein q Leitungen breites zweites Auswahllei
tungsbündel 15 individuell, d. h. einzeln, ansteuerbar
sind.
Die Einrichtung funktioniert wie folgt.
Durch 1-aus-p-Ansteuerung der Mehrfachschaltbauelemente
10.1 bis 10.p wird jeweils eine der Polzahl q der Mehr
fachschaltbauelemente 10.1 bis 10.p entsprechende Anzahl
von Signaleingängen auf das/den Zwischenleitungsbündel
bzw. -knoten 12 geschaltet.
Durch 1-aus-q-Ansteuerung der Einfachschaltbauelemente 11.1
bis 11.q wird in entsprechender Weise jeweils eine der q
Zwischenleitungen 12.1 bis 12.q auf den die Schaltstrecken
ausgänge der Schalter 11.1 bis 11.q zusammenfassenden Aus
gang 13 geschaltet.
Bei n Signaleingängen sind bei einer einheitlichen Pol
breite q der Mehrfachschaltbauelemente also lediglich
die aufgerundete Ganzzahl von (n/q)+q Auswahlleitungen
14 und 15 erforderlich, im Beispielsfalle n = 35, q = 4,
also nur 13 Auswahlleitungen.
Je nach Beschaffenheit der Schaltbauelemente können
diese ggfs. von einem Mikrorechner nach dem Modus "1 aus
(p, q)" direkt angesteuert werden. Zusammen mit einer hier
nicht gezeigten, für Eingang und Ausgang gemeinsamen Masse
leitung und der Signalleitung 13 erfordert eine entspre
chende Einrichtung insoweit 15 Leitungsadern zur Anwahl und
zur Übernahme eines Signals von 35 verfügbaren Signalwegen
bzw. zur Übergabe eines Signals an einen von 35 verfug
baren Signalwegen.
Der Erweiterungsteil gemäß Fig. 2 erlaubt unter gleichen
Bedingungen eine Reduktion der Anzahl der Leitungsadern
(einschließlich Masseleitung) auf nur vier.
Die Erweiterung umfaßt dazu ein seriell ladbares Schiebe
register 16, eine Logikeinheit 18, eine Bank 19 von
Latches 19.1 bis 19.(p+q) und - optional - eine weitere
Bank 21 von Leitungstreibern 21.1 bis 21.(p+q). Eine
serielle Wahlsteuerleitung 17 und eine Übernahme-Steuer
leitung 20 sind auf die Logikeinheit 18 geführt. Die
Logikeinheit 18 erzeugt das Ausgangssignal 18.2 für den
Ladeeingang 16.2, das Ausgangssignal 18.1 für den Über
nahme-Steuereingang 16.1 des Schieberegisters 16 und das
Ausgangssignal 18.3 für den Übernahme-Eingang 19.0 der
Latches 19. Das Schieberegister 16 weist einen parallelen
Ausgang 16.3 auf. Jedem einzelnen Ausgang 16.3.1 bis
16.3.(p+q) ist ein Latch 19.1 bis 19.(p+q) und jedem davon
- optional - ein Treiber 21.1 bis 21.(p+q) nachgeschaltet.
Die ersten p Ausgänge der Latches bzw. Leitungstreiber
speisen die Auswahlleitungen 14, die restlichen q Ausgänge
der Latches bzw. Leitungstreiber speisen die Auswahllei
tungen 15. Die Latches 19.1 bis 19.(p+q) sind über eine
gemeinsame Übernahme-Steuerleitung 20 aktivierbar.
Die Wahlsteuerleitung 17 und die Übernahme-Steuerleitung
20, die Signalausgangsleitung 13 gemäß Fig. 1 und eine
nicht gezeigte Masseader sind z. B. Bestandteil eines nur
vierpoligen Fernsteuerkabels. Treiber 21.1 bis 21.(p+q)
sind dann verzichtbar, wenn die Latches 19.1 bis 19.(p+q)
eine ausreichende Ausgangsbelastbarkeit zur unmittelbaren
Ansteuerung der Schaltbauelemente 10.1 bis 11.q gemäß
Fig. 1 aufweisen, so z. B. bei Realisierung der Schalt
bauelemente als Halbleiterschalter.
Die Einrichtung funktioniert wie folgt:
Im Ausführungsbeispiel der Logikeinheit 18 ist von einer
monostabilen Kippstufe 18.6 ausgegangen. Als weiteres
Ausführungsbeispiel der Logikeinheit 18 ist z. B. eine
serielle synchrone Ansteuerung auf ein Zählerbauelement
denkbar. Über die Wahlsteuerleitung 17 wird ein serielles
RTZ-Bit-Muster auf den Eingang 18.4 der Logikeinheit und
die monostabile Kippstufe 18.6 und über den Ausgang 18.2
auf den Ladeeingang 16.2 des Schieberegisters 16 gelegt.
Durch die Rücksprungflanke der monostabilen Kippstufe am
Übernahme-Steuereingang 16.1 wird der am Ladeeingang 16.2
augenblickliche Bit-Signalpegel in das Schieberegister
übernommen und der Registerinhalt um ein Bit verschoben.
Während dieses Vorganges bleibt das den Ansteuerausgängen
14 und 15 zugeordnete Ansteuerbitmuster der unmittelbar
zuvor eingegebenen Anwahl in den Latches 19.1 bis 19.(p+q)
gespeichert.
Wenn der Registerinhalt um (p+q) Stellen bewegt wurde,
entspricht das an den Ausgängen 16.3 insgesamt auslesbare
neue Datenwort dem neuen an Wahlleitungen 14 und 15 abzu
nehmenden "Wahlwortes". Durch Empfang eines Latch-Aktivie
rungs-Signals auf der Übernahme-Steuerleitung 20, das in
der Logikeinheit 18 durchgeschleift wird (18.5, 18.3),
wird dieses Datenwort dann in die Latch-Bank 19 einge
schrieben und steht somit zur Ansteuerung des Einrich
tungsteils gemäß Fig. 1 an Ausgängen 14 und 15 so lange
zur Verfügung, bis es durch ein anderes Datenwort vom
Ausgang 16.3 mittels erneuter Latch-Aktivierung über
schrieben wird. Das entsprechende Übernahmesignal wird
allgemein von einem signalabgebenden oder signalabfra
genden Gerät ausgesandt.
Die erfindungsgemäße Signalwegsteuereinrichtung eignet
sich sowohl zum festen Einbau in ein Kraftfahrzeug als
auch zur Ausrüstung eines nur vorübergehend an ein Kraft
fahrzeug anzuschließenden, externen Geräts, etwa eines
Diagnosegeräts. Sie erlaubt die Verwendung relativ dünner
Signalkabel mit nur wenigen Adern, die insoweit robust
ausführbar und auch unter räumlich erschwerten Bedingungen
leicht bzw. geschützt verlegbar sind.
Claims (11)
1. Einrichtung zur Signalwegsteuerung zur Anwendung bei
einem Kraftfahrzeug, wobei ein Signalweg (13) auf einen
aus n Signalwegen (10.1.1 bis 10.p.q) schaltbar ist bzw.
wobei ein bestimmter Signalweg aus einer Vielzahl n von
Signalwegen (10.1.1 bis 10.p.q) auf einen Signalweg (13)
schaltbar ist, mit einer aufgerundeten Ganzzahl von
p{(n/q)} q-poligen Mehrfachschaltbauelementen (10.1 bis
10.p) und des weiteren noch q Einfachschaltbauelementen
(11.1 bis 11.q), wobei die Schaltstreckeneingänge (10.1.1
bis 10.p.q) besagter Mehrfachschaltbauelemente (10.1 bis
10.p) an die n Signalwege anschließbar und deren Schalt
streckenausgänge in gleichsinniger Ordnung auf q Knoten
(12.1 bis 12.q) parallel geschaltet sind, und wobei die
Schaltstreckeneingänge besagter Einfachschaltbauelemente
(11.1 bis 11.q) je an einen der besagten q Knoten (12.1
bis 12.q) und deren Schaltstreckenausgänge auf eine ge
meinsame, signalzu- bzw. abführende Leitung (13) geführt
sind,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Mehrfachschaltbauelemente (10.1 bis 10.p) zur Schaltbetätigung über p Eingänge individuell (1-aus-p- Code) und die Einfachschaltbauelemente (11.1 bis 11.q) über q weitere Eingänge individuell (1-aus-q-Code) elek trisch ansteuerbar sind, und daß der Einrichtung eine Ansteuerschaltung zugeordnet ist, welche umfaßt:
- - ein über einen Ladeeingang (16.2) seriell ladbares Schieberegister (16) mit Übernahme-Steuereingang (16.1) und wenigstens p+q Bit breitem Parallelausgang (16.3);
- - eine einen gemeinsamen Übernahme-Eingang (19.0) auf weisende Bank (19) von (p+q) Latches (19.1 bis 19.(p+q)), in welche Bank bei Ansteuerung des Übernahme-Einganges (19.0) von besagtem Parallelausgang (16.3) des Schiebe registers (16) der Inhalt von (p+q) Speicherzellen des selben ladbar ist,
- - eine vorgeschaltete Logikeinheit (18), welche ein gangsseitig (18.4, 18.5) an einer Wahlsteuerleitung (17) und an einer Übernahme-Steuerleitung (20) liegt und deren Ausgang mit dem Übernahme-Steuereingang (16.1) des Schieberegisters, dessen Ladeeingang (16.2) und dem Übernahme-Eingang (19.0) der Bank von Latches (19.1 bis 19.(p+q)) verbunden ist, wobei die Ausgänge (14.1 bis 14.p und 15.1 bis 15.q) be sagter Latches mit entsprechenden Steueranschlüssen der Mehrfachschaltbauelemente (10.1 bis 10.p) und Einfach schaltbauelemente (11.1 bis 11.q) wirkverbunden sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Bank (19) von Latches (19.1 bis 19.(p+q)) eine Bank (21) von Treibern (21.1 bis 21.(p+q)) nachge schaltet ist, die ihrerseits besagte Schaltbauelemente unmittelbar ansteuern.
3. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß sie fahrzeugfest vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß sie in einem Fahrzeug in Verbindung mit einer Schnittstelle zur Übertragung einer parallelen Vielzahl von individuellen Signalen vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß sie in Verbindung mit einer Schnittstelle zur Übertragung einer parallelen Vielzahl von Signalen zwischen einem Kraftfahrzeug und einem externen Gerät vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß sie in Verbindung mit einer Schnittstelle zur Übertragung einer parallelen Vielzahl von Signalen zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Diagnosegerät vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß sie innerhalb eines am/im Kraftfahrzeug auf/ein steckbaren Steckverbindungsmoduls untergebracht ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Schaltbauelemente (10.1 bis 10.p, 11.1 bis 11.q) als Relais verwirklicht sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Schaltbauelemente (10.1 bis 10.p, 11.1 bis 11.q) als integrierte Halbleiter-Analogschalter verwirk licht sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Signalauswahl und Signalübermittlung nur über drei Leitungen (13, 17, 20) zuzüglich der Fahrzeugmasse als gemeinsamer Rückleitung erfolgt.
11. Einrichtung nach Ansprüchen 9 und 10,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Betriebsspannungsversorgung der Schaltbau elemente über eine weitere Leitung mit der Fahrzeugmasse als Rückleitung erfolgt.
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