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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und
auf eine Vorrichtung zum Testen eines elektronischen
Datenverarbeitungsmoduls, das für den Betrieb mit degradiertem
Datenempfang ausgelegt ist, wobei das Modul mit einem
Doppelleiterbus verbunden ist, der eine Übertragung digitaler
Daten mittels einer Differentialspannung zwischen den Leitern
gewährleistet. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung zur
Anwendung in einer Gesamtheit von durch eine Multiplexanordnung
miteinander verbundener Module zur Steuerung verschiedener
Funktionen in einem Kraftfahrzeug.
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Die schnelle Entwicklung der Kraftfahrzeugelektronik führt zum
Ersatz der herkömmlichen elektrischen Verkabelung durch einen
der elektrischen Versorgung dienenden Bus und durch einen
Datenübertragungsbus, die die elektronischen Module miteinander
verbinden, mit denen Betätigungsanordnungen gesteuert werden
oder von Fühlern stammende Signale aufgenommen werden. Das
Vorausprojekt der französischen Norm R 13-703 entsprechend dem
Arbeitsdokument mit der Bezeichnung ISO/TC 22/SC 3/WG 1, das
von der International Standardization Organization
veröffentlicht worden ist, definiert die allgemeine Architektur
eines VAN genannten Übertragungsnetzes, das in ein
Kraftfahrzeug eingebaut ist.
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Die materiellen Strukturen der elektronischen Module, die
derart ausgelegt sind, daß sie Teil eines derartigen Netzes
sind, sind insbesondere in den französischen Patentanmeldungen
Nr. 8914770, 9000912, 9002570 und 9002571 beschrieben. Aus der
Figur 1 der beigefügten Zeichnung, in der die Struktur einer
Verbindungsschnittstelle zwischen einem Datenbus und dem
"Anwendungsteil" eines derartigen Moduls dargestellt ist, geht
hervor, daß diese Schnittstelle ein Filter, einen
differentiellen Leitungs-Sender/Empfänger, eine
Fehleranalysevorrichtung und einen Protokollwächter aufweist.
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Der Doppelleiterbus übermittelt differentielle analoge Signale,
entsprechend einer zwischen den beiden Leitern bestehenden
Spannung (mit DATA und bezeichnet) entsprechend der
Terminologie des Vorausprojektes der oben genannten Norm, wobei
das Vorzeichen der Spannung einen binären logischen Zustand
darstellt.
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Das Filter verhindert die Übertragung in Richtung des
Leitungsempfängers von elektrischen Signalen, die durch
elektromagnetische Störungen induziert werden, die wiederum von
verschiedenen im Kraftfahrzeug vorhandenen Ausrüstungsteilen
stammen (insbesondere der Zündspule) und die die zu
übertragenden Informationen verfälschen können.
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Der Sendeteil des Leitungssender/Empfängers gewährleistet die
Umwandlung der ausgesandten Daten (DE), die über eine unipolare
Leitung eintreten, in differentielle Spannungssignale, die an
den Bus angepaßt sind (DATA, ). Es sei bemerkt, daß im
Normalzustand jede der Leitungen DATA und sich zu jedem
Zeitpunkt in einem elektrischen Zustand befindet entsprechend
den komplementären logischen Zustand des von der anderen
Leitung eingenommenen logischen Zustandes.
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Das Aufnahmeteil des Leitungssender/Empfängers weist, wie es in
der französischen Patentanmeldung Nr. 8914770 vom 10.11.1989
beschrieben ist, drei Vergleicher und eine
Vorsteuerspannungsquelle auf, wobei die drei Vergleicher
entsprechende Signale ERR1, ERR2 und R0 abgeben, welche einer
Fehleranalysevorrichtung für den Bus zugeführt werden, die
ausgehend von diesen drei Signalen eine Fehlstelle an einem der
Busleiter feststellen kann (Leitungsunterbrechung oder
Kurzschluß) und trotzdem die korrekt erhaltenen Daten (DR)
einem für die Übertragung zuständigen Protokollwächter
übermitteln kann, wobei diese Daten erstellt werden ausgehend
von den elektrischen Zuständen dea anderen Leiters.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß in einem derartigen
differentiellen Doppelleiterbus die eine Leitung die andere
"verdoppelt" im Falle eines Versagens.
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Ein derartiges Versagen tritt in Kraftfahrzeugen jedoch oftmals
nur kurzzeitig auf aufgrund von Schwingungen, die Kontaktfehler
verursachen, welche mit diesen Schwingungen auch verschwinden.
Die Analyseschaltung für derartiges Versagen, die in der
erwähnten französischen Patentanmeldung Nr. 8914770 beschrieben
ist, stellt automatisch die Verbindung mit dem Normalausgang R0
wieder her, wenn die Ursache für ein derartiges Versagen
entfällt.
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Der Protokollwächter überprüft die Art der Informationen DR,
welche von der Fehleranalysevorrichtung stammen, stellt sicher
daß die erhaltenen Nachrichten das obengenannte Protokoll
erfüllen (z.B. dasjenige des genannten Normprojektes VAN),
sortiert die Prioritäten, überprüft daß die einem anderen Modul
übertragenen Nachrichten ihren Bestimmungsort erreichen, bringt
in die Reihenfolge und formt entsprechend dem Protokoll die
auszusendenden Informationen (DE), und entzerrt die Reihenfolge
der erhaltenen Informationen (DR) im Hinblick auf ihre
Anwendungsauswertung. Diese Anwendung besteht in einer
Steuerung einer Betätigungsanordnung oder eines Fühlers, wobei
diese Steuerung dem Austausch von bidirektionalen Informationen
zwischen diesen zugeordnet ist.
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Eine Multiplexanordnung weist üblicherweise mehrere
elektronische Module auf, wie z.B. solche, die oben beschrieben
worden und miteinander sowie mit einer oder mehreren zentralen
Verarbeitungseinheiten über den Doppelleiterbus verbunden sind.
Jedes Modul steuert demzufolge eine oder mehrere örtlich
zusammengefaßte Anwendungen im Kraftfahrzeug (Scheinwerfer,
Armaturenbrett etc. ....).
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Es ist klar, daß die richtige Durchführung dieser Anwendungen
beeinflußt wird durch die Korrektur der Informationen (DR), die
gegebenenfalls wiederhergestellt und von der
Fehleranalysevorrichtung zum Protokollwächter und zur Anwendung
übertragen werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und
eine Vorrichtung anzugeben, mit der das Testen des
elektronischen Moduls durchgeführt werden kann, im Hinblick auf
eine Überprüfung seiner Fähigkeit, in einem Fall des Versagens
eines der Leiter korrekt zu funktionieren, d.h. in einem
technischen Ausdruck, seine Betriebsweise im degradierten Modus
zu überprüfen.
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Erfindungsgemäß wird dieses Ziel, sowie andere die aus der
nachfolgenden Lektüre der Beschreibung hervorgehen, mit einem
Verfahren zum Testen eines elektronischen
Datenverarbeitungsmoduls erreicht, das für den Betrieb mit
degradiertem Datenempfang ausgelegt ist, wobei dieses Modul
Teil einer Gesamtheit von miteinander durch einen
Doppelleiterbus verbundener Module ist, der eine Übertragung
digitaler Daten mittels einer Differentialspannung zwischen den
Leitern gewährleistet. Erfindungsgemäß wird jegliche
Spannungsmodulation an einem Busleiter blockiert, das Modul
abgefragt nach Daten, die über den Bus ausgesandt werden und
die vom Modul erhalten werden mit Hilfe der Modulation der
elektrischen Aktivität, mit der der zweite Busleiter
beaufschlagt wird, wobei diese Schritte wiederholt werden,
indem die Spannung am zweiten Leiter blockiert wird und die
Antworten des Moduls auf die ausgesandten Abfragen analysiert
werden, um den Betriebszustand des Moduls beim degradierten
Empfang zu diagnostizieren.
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Hierdurch wird in künstlicher Weise ein Fehler an einem der
Busleiter hervorgerufen, um die Fähigkeit der mit dem Bus
verbundenen Anordnungen zu überprüfen im Hinblick auf den
einwandfreien Betrieb bei degradiertem oder beeinträchtigtem
Empfang und darauf, daß die dem Modul vom Bus übermittelten
Daten korrekt wiederhergestellt werden. Zugleich wird die
Fähigkeit des aus diesen Anordnungen, sowie des
Protokollwächters und der Anwendung bestehenden Aufbaus auf die
korrekte Wirkungsweise überprüft.
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Gemäß einer anderen Besonderheit des erfindungsgemäßen
Verfahrens im Zusammenhang mit einem Modul, welches Teil einer
Gesamtheit von miteinander durch einen Doppelleiterbus
verbundener Module ist, wobei diese Module Zugang zum Bus haben
mittels eines Master-Slave-Verfahrens bei dem die Priorität
denjenigen Modulen zuerkannt wird die den Bus mit einem
dominierenden elektrischen Zustand beaufschlagen, wird die
Spannungsmodulation an einem Busleiter während der Überprüfung
des Moduls blockiert, indem dieser während der Überprüfung des
Moduls mit einer Spannung entsprechend dem dominierenden
elektrischen Zustand beaufschlagt wird.
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Zur Durchführung dieses Verfahrens schafft die Erfindung eine
Vorrichtung, die aufweist:
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a) erste und zweite feste Spannungsquellen zur Blockierung
jeglicher Spannungsmodulation am ersten bzw. zweiten Busleiter
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b) eine Steuerschaltung, um wahlweise und nacheinander die
erste und zweite Spannungsquelle mit dem ersten und zweiten
Leiter zu verbinden
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c) eine Datenverarbeitungsanordung, um auf der nichtblockierten
Busleitung Informationen zur Abfrage des Moduls auszusenden und
um die Antworten dieses Moduls auf die Abfragen zu analysieren,
so daß der Funktionszustand des Moduls bei degradiertem Empfang
diagnostiziert werden kann.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung
gehen aus der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung im
Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor; es zeigen:
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Figur 1 ein Blockschaltbild der Verbindungsschnittstelle des
eingangs der Beschreibung näher beschriebenen elektronischen
Moduls, sowie der erfindungsgemäßen&sub1; der Schnittstelle
zugeordneten Testvorrichtung und
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Figur 2 einen Teil eines Ausführungsbeispiels der in Figur 1
schematisch dargestellten Vorrichtung.
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Wie eingangs ausgeführt, ist die in Figur 1 dargestellte
Übertragungsschnittstelle Teil eines elektronischen Moduls zur
Datenverarbeitung, das ein Element eine Anordnung derartiger
Module ist und wobei die Architektur entsprechend den
Bestimmungen des Vorausprojektes der oben genannten Norm VAN
ist, ohne daß diese Angabe hinsichtlich des Schutzumfangs der
Erfindung beschränkend gemeint ist. Derartige Module
kommunizieren miteinander und mit einer zentralen
Verarbeitungseinheit 1 mit Hilfe eines Doppelleiterbus (DATA,
DATA) . Die VAN-Architektur funktioniert hinsichtlich des
Zugangs der Module zum Bus gemäß einem Verfahren mit
Mehrfachvorrang, bei dem sich die Interferenz-Feststellung auf
dem Bus (oder Kollision) auf die Verwendung zweier
Zustandsarten des Bus stützt, die dominierender Zustand und
nachrangiger Zustand genannt werden.
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Während der gleichzeitigen Übertragung mehrerer dominierender
und nachrangiger Zustände ist der resultierende Zustand auf den
Bus dominierend. Sowie ein aussendendes Modul eine Interferenz
feststellt, aufgrund der Tatsache, daß der Zustand am Bus
unterschiedlich vom ausgesandten Zustand ist, wird die Sendung
sofort unterbrochen. Die Priorität wird anschließend denjenigen
Modulen, welche einen dominierenden Zustand aussenden gegenüber
denjenigen anerkannt, die einen nachrangigen Zustand aussenden.
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Nur als Beispiel sei genannt, daß ein dominierender Zustand auf
dern Bus ausgesandt werden kann, indem die Leiter DATA, DATA mit
den Spannungen 0 bzw. + 5 Volt beaufschlagt werden, während die
Umkehrung dieser Spannungen einem nachrangigen Zustand
entspricht.
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Erfindungsgemäß kann nun künstlich ein Busleiter blockiert
werden, um einen Fehler auf dieser Leitung zu simulieren
(Unterbrechung oder Kurzschluß mit der Masse oder mit dem
positiven Anschluß einer elektrischen Energiequelle, die durch
die Kraftfahrzeugbatterie dargestellt wird), indem dieser
Leiter in einen elektrischen Zustand gebracht wird, in dem er
sich während der Übertragung eines dominierenden Bits befindet.
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Um dergestalt wahlweise die Übertragung von Informationen über
den Leiter DATA zu blockieren, wird dieser Leiter auf eine
Spannung von 0 Volt gebracht, durch Verbindung mit einer
elektrischen Masse, während eine Blockierung einer derartigen
Übertragung am Leiter DATA dadurch erfolgt, daß der Leiter mit
einer Spannungsquelle von + 5 Volt verbunden wird.
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Die zentrale Einheit 1 ist wie alle anderen mit dem Bus
verbundenen Module mit einem Leitungssender/Empfänger versehen,
von dem der aussendende Teil 2 in Figur 1 dargestellt ist.
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Die zentrale Einheit weist außerdem eine Schaltung 3 auf, um
getrennt und nacheinander die Verbindung der Leiter DATA,
des Bus mit Masse oder mit einer Spannungsquelle von + 5 Volt,
während der Durchführung des erfindungsgemäßen Testverfahrens
eines elektronischen Moduls zu steuern, wie es im folgenden
beschrieben wird. Zu diesem Zweck steuert die Schaltung 3
Schalter 4, 5 an, die im Ruhezustand offen sind und welche die
Verbindung der Masse und einer Spannungsquelle von + 5 Volt mit
den Leitern DATA bzw. steuern.
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Anschließend wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt
weitergeführt. Zuerst wird der Leiter DATA überprüft indem
jegliche Übertragung auf dem Leiter durch Steuerung des
Schließens des Schalters 5 blockiert wird. Die an
angelegte und aufrechterhaltene Spannung von + 5 Volt
entspricht dem elektrischen Zustand dieses Leiters während der
Übertragung eines dominierenden Bits: kein anderes mit dem Bus
verbundenes Modul hat demzufolge Zugang zum Bus, so daß keine
Modulation der Spannung an möglich ist.
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Es wird nun eine Unterbrechung oder ein den Leiter
beeinträchtigender Kurzschluß simmuliert, wobei dieser Fehler
von der Fehleranalysevorrichtung, die von den Signalen ERR1,
ERR2 und R0 versorgt wird, festgestellt und korrigiert werden
muß (siehe Einleitung der vorliegenden Beschreibung) wenn diese
Vorrichtung korrekt arbeitet zusammen mit dem Protokollwächter
und der Anwendung. Es ist ein derartiger möglicher
Funktionsfehler der Anordnung, der erfindungsgemäß festgestellt
werden soll.
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Um die Wirkungsweise zu überprüfen, sendet die zentrale Einheit
(mittels des eigenen Leitungssenders 2) Abfrageinstruktionen
für das Modul aus, wobei diese Informationen vom
Differentialempfänger des Moduls mit Hilfe des Leiters DATA
nach einer Filterung aufgenommen werden. Arbeitet die
Fehleranalysevorrichtung korrekt, so übermittelt sie exakt über
ihren unipolaren Ausgang DR (empfangene Daten) die erhaltenen
Abfrageinstruktionen. Diese werden vom Protokollwächter
überprüft und von der Anwendung aufgenommen, welche der
entsprechenden Adresse der Zentraleinheit antwortet. Die
Antwort wird in der zentralen Einheit kontrolliert, wonach eine
Diagnose erstellt wird betreffend die fehlerfreie oder
fehlerhafte Funktionsweise des Moduls ausgehend von dieser
Überprüfung.
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Es sei betont, daß die Fehleranalysevorrichtung des Moduls
einen STATUS- Ausgang aufweist, der mit dem Protokollwächter
verbunden ist. Während eines Kurzschlusses zwischen den beiden
Busleitern ist die Übertragung vollständig blockiert, ohne daß
die Möglichkeit einer Korrektur durch den Fehleranalysator
besteht, wobei die STATUS-Leitung den Protokollwächter über
diese Situation informiert.
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Der Leiter wird mit dem im Zusammenhang mit dem Leiter
DATA oben beschriebenen Verfahren überprüft, bis auf die
Tatsache, daß die zentrale Einheit jegliche Übertragung auf
DATA blockiert, indem mittels der Schaltung 3 der Schalter 4
geschlossen wird.
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Nachdem die beiden Testprogramme durchgeführt worden sind,
erstellt die zentrale Einheit eine Gesamtdiagnose bezüglich der
Funktionsweise der Anordnung aus Fehleranalysator/
Protokollwächter/Anwendung, die man, ob fehlerhaft oder
fehlerfrei, im Falle eines Kurzschlusses oder einer
tatsächlichen Unterbrechung einer der Busleitungen erwarten
kann. Es ist bekannt, daß derartige Überprüfungen von
erheblicher Wichtigkeit sind, da sie sich in erster Linie auf
das Funktionieren von wichtigen Bauteilen beziehen, die Teil
des Kraftfahrzeuges sind, und deren mögliches Fehlverhalten die
Sicherheit der mit dem Wagen transportierten Personen
beeinträchtigen kann.
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In Figur 2 der beigefügten Zeichnung ist ein praktisches
Ausführungsbeispiel der Steuerung des Anschlusses Leiter DATA
bzw. an Masse und an eine Spannungsquelle von + 5 Volt der
dargestellt. Die Schalter 4 und 5 bestehen aus Transistoren,
entgegengesetzter Leitungstypen, wie z.B. NPN - und PNP
- Transistoren. Die Steuerschaltung 3 erstellt Steuersignale für
diese Transistoren an deren Basen. Schutzdioden für die
Lastwiderstände sind in herkömmlicher Weise an den
Transistoranschlüssen vorgesehen. Wie man sieht, ermöglicht die
Spannung NULL an den Ausgangsanschlüssen der Schaltung 3 eine
Blockierung des Leiters (zur Überprüfung des Leiters
DATA), während eine positive Spannung von + 5 Volt z.B. an
diesen Anschlüssen eine Blockierung des Leiters DATA hervorruft
(zur Überprüfung des Leiters ).
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Vorstehend wurde eine Anordnung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Testverfahrens betrachtet, die in der
zentralen Einheit angeordnet ist, welche durch den
Doppelleiterbus mit anderen Informationsverarbeitungsmodulen
verbunden ist, beispielsweise mit solchen, die in einem mit
einer Multiplexanordnung versehenen Kommunikationsnetz in einem
Kraftfahrzeug eingesetzt ist. Es fällt natürlich in den Rahmen
der Erfindung, wenn diese Anordnung in eines der anderen Module
eingebaut ist. Desgleichen kann die Erfindung auch im
Zusammenhang mit einem mit einer Multiplexschaltung versehenen
Netz eingesetzt werden, das nicht das nur als Beispiel
beschriebene VAN - Netz ist.