专利名称：用于在汽车中的乘客保护系统的中央控制器和至少一个分散的传感器单元之间传输数据 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在汽车中的乘客保护系统的中央控制器和至少一个分散的传感器单元之间传输数据的方法和适合于实施该方法的装置。在此情况下，分散的传感器单元具有记录传感器测量数据的传感器。该传感器单元可以在正常工作模式下运行或者在测试工作模式下运行，其中在正常工作模式下传送传感器测量数据，然而在测试工作模式下传送传感器单元的特性数据。在这两种工作模式下，由传感器单元所传送的数据以二进制编码的数据分组的形式加以传送。在最后所识别出的控制器的同步脉冲之后，传感器单元传送待传输的数据分组，其中所述控制器为了请求数据分组而周期性地输出这样的同步脉冲。
例如根据德国公开文献DE 196 09 290 A1，已知这样一种方法和适合于此的装置。在那里说明了一种传感器模块(11)，该传感器模块(11)经由数据线(1a)与控制器(5)相连接。所述传感器模块(11)包括对加速度敏感的传感器，并且一旦它在线路(1a)上识别出了同步电压脉冲，就周期性地每500μs借助于调制电流脉冲向控制器(5)传送根据传感器的传感器测量值得到的二进制数据分组(例如那里的第1栏第66行至第2栏第30行，或者第4栏第55行至第62行)。在第二种显著更慢的通信模式下，可以向控制器(5)传送所转移的传感器模块(11)的测试数据和特性数据、例如传感器模块(11)的用于检验其正确的功能作用的初始测试数据、传感器模块(11)的标识数据等(在那里的第4栏第67行至第5栏第13行)。在这个时刻还未达到在此情况下连接到控制器(5)上的乘客保护装置、例如侧面安全气囊的触发准备就绪状态，因为传感器模块(11)还处于在接通供电电压之后的起动阶段(在那里的第5栏第3行至第5行)。
对于汽车的每个乘客保护系统来说最重要的是，其中所包含的控制器能够可靠地区分，与控制器通过例如数据线连接的分散的传感器单元例如在接通它的供电电压之后初始时是否正好运行在测试模式下，并因此仅仅传送特性数据、例如传感器或电子装置的标识数据或测试数据，或者能够可靠地区分，传感器单元是否已经处于其正常工作模式，在该正常工作模式下传感器测量值被传送，所述传感器测量值必要时在算法中被评价，并且必要时在识别出汽车的碰撞事故时引起乘客保护装置的触发。
本发明的任务是，尽可能可靠地这样安排中央控制器和至少一个分散的传感器单元之间的数据传输，使得仅仅为此设置的信号能够由该中央控制器进行评价，并且接着能够有助于触发连接到该中央控制器上的乘客保护装置。
这个任务通过具有按照权利要求1的方法步骤的方法来解决。
此外，这个任务通过按照权利要求18的传感器单元、按照权利要求19的控制器和按照权利要求20的两者的公共装置来解决。
本发明方法用于在汽车中的乘客保护系统的中央控制器和至少一个分散的传感器单元之间传输数据。分散的传感器单元具有记录传感器测量数据的传感器。该传感器单元可以在正常工作模式下或者在测试工作模式下运行，其中在正常工作模式下传送传感器测量数据，而在测试工作模式下传送第一传感器单元的特性数据。在这两种工作模式下，传感器单元的数据以二进制编码的数据分组的形式加以传送，所述数据分组包含单个数据位。此外，传感器单元在最后所识别出的同步脉冲之后传送它的待传输的数据分组，其中所述同步脉冲由控制器输出以向至少一个传感器单元请求数据分组。
根据本发明，传感器单元在向中央控制器传输之前在待传输的二进制数据位中通过添加至少一个标识位而附上标识。在此情况下，在正常模式下传输的数据分组分别具有不同于在测试工作模式下传输的数据分组的标识。以这种方式，正常工作模式的数据分组能够总是可靠地并且明确地区别于测试工作模式的数据分组。以这种方式，在接收各个数据分组的中央控制器中，可以不发生来自两种不同工作模式的数据分组的混淆。由此，可以至少因此不发生汽车中的乘客保护装置的误触发，所述乘客保护装置例如是侧面安全气囊、头部安全气囊、预缩式安全带(Gurtstraffer)、前部安全气囊等。
以这种方式使汽车乘客的损伤风险降低多倍。
在本发明方法的第一有利扩展方案中，数据分组的标识是数据分组的单个数据位的偶校验或奇校验。为此，传感器单元给这样的数据位添加所谓的奇偶校验位，以致需要传输的数据分组由需要传输的数据位和奇偶校验位组成，其中这些数据位为了传送传感器测量值或特性数据而应经由数据线传送给中央控制器。如果应给数据分组分配所谓的偶校验并且该数据分组在不带奇偶校验位的情况下具有奇数个逻辑1状态，那么传感器单元为该数据分组选择同样表示逻辑1的奇偶校验位。如果在其它情况下应给数据分组附加所谓的奇校验，那么传感器单元给待传输的数据位补充内容为逻辑0的奇偶校验位。对于本发明方法的这个有利的扩展方案来说，决定性的是，在测试工作模式下所传输的数据分组具有不同于在正常工作模式下的奇偶校验。因此，本发明方法的这个扩展形式是特别有利的，因为在最简单的情况下必须将唯一的奇偶校验位添加到需要传输的数据分组的已经存在的数据位中，并且奇偶校验位在数据传输中的应用长期以来就已经是常用的并由此经受过充分考验。
在此情况下，对于本发明方法的有利的实施形式来说，不重要的是，是否现在正常模式的数据分组具有偶校验而测试模式的数据分组具有奇校验，或者相应地分别反过来。通过将奇偶校验固定地分配给工作模式，传感器数据与每一工作模式的所属性在两种情况下始终同样是无庸置疑的，这例如在由连接到中央控制器上的诊断设备来分析传感器数据时可能具有决定性的重要性。
但是，传感器单元的数据分组的标识的另一个有利实施形式可以是数据分组的数据位的表征的横加数(Quersumme)。在此情况下，可以优选地给各个数据分组添加多个横加数位，其中在正常工作模式下的表征的横加数始终具有不同于在测试工作模式下的值。例如，二进制横加数由所有待传输的数据位构成并且与这些数据位一起在一个数据分组内加以传输。为了使这些在测试工作模式下的横加数始终不同于在正常工作模式下的横加数，例如将在测试工作模式下的二进制横加数补充为下一个更大的偶的二进制值，而将在正常工作模式下的二进制横加数补充为下一个更大的奇的二进制值。因此，数据分组内的传感器单元的待传输的数据位1111111在测试工作模式下被补充横加数1000，而在正常工作模式下被补充横加数1001。
然而，对于本发明方法的有利的实施形式来说，重要的不是形成表征的横加数的准确方式，而是在正常工作模式下的横加数始终具有不同于在测试工作模式下的值。
通常，上面所述的奇偶校验位或横加数位出于传输可靠性的原因而与数据分组一起传输。为了也通过根据本发明可随时间改变的奇偶校验位或横加数来保证这种传输可靠性，必要的是，接收器侧在数据传输的每个时刻识别所接收的数据分组的、应期望的奇偶校验或横加数，以便随后在奇偶校验或横加数与此出现偏差时确定数据传输的错误。特别是在就人员的安全性而言相关的本发明的应用领域中，这是本发明方法的特别优选的应用。
因此，优选地例如在这样的方法中应用本发明，在所述方法中，分散的传感器单元在通过中央控制器接通供电电压之后首先在已知的起动时间期间处于起动模式下，在该起动模式下使电子装置进行操作准备，随后在同样已知的测试时间期间处于测试工作模式下，最后处于正常工作模式下。因为测试工作模式的起始时刻和结束对于中央控制来说是精确已知的，所以中央控制器在每个时间也识别所接收的数据分组的应期望的标识，并且能够根据数据分组的有错误的标识来确定在数据传输中的可能的错误。
优选地，在测试工作模式下传输完所有所期望的数据分组之后，测试时间持续到更新的同步脉冲的开始，而不依赖于实际流逝的时间。因为数据分组的传输由中央控制器的同步脉冲引起，所以测试时间的长度基本上取决于由中央控制器向传感器单元所传输的同步脉冲的数目。以这种方式，中央控制器甚至能够不加考虑地放弃一个或多个同步脉冲的输出，并由此延长测试时间，而在此情况下不会丢失必须在测试工作模式下传输的数据分组。例如如果中央控制器非预期地需要更多时间以完成耗费大的计算过程，则这可能是必要的。
在到目前为止的实施方案中，未详细讨论在本发明方法中以哪种方式将传感器单元连接到中央控制器上。在不对此进行限制的情况下，通常这是传感器单元和中央控制之间连接的电数据线，如在文章开始处已经提到的那样。在此情况下优选地在仅仅唯一的数据线上例如借助于调制电流脉冲既实现所连接的传感器单元的电压供给又实现从传感器单元到中央控制器的数据传输。此外，也在这一数据线上输出中央控制器的同步脉冲，优选地作为通过对供电电压的调制所得到的电压脉冲。然而，数据通信同样也可以很好地经由光波导体来进行。在这种情况下考虑将中央控制器的短的闪光作为同步脉冲。在此情况下，所需的电压供给可以此外经由常规的电气引线来实现，但是也可以借助于中间连接的电压转换器经由光学数据线来实现。也可以考虑，数据通信、电压供给和同步脉冲的输出通过无接触的传输技术、例如通过电磁辐射来实现。
此外，至此仅仅讨论了一个传感器单元的连接。当然，也可以将多个传感器单元连接到数据线上，其中这些传感器单元可以具有完全不同的传感器和不同的电子装置。至此所实施的以及同样所有下面描述的都应可以同样适用于所连接的所有传感器单元。
由于例如在沿着公路的无线电站的范围内的干扰电磁场，或者由于汽车中相邻的电子单元的开断过程，例如在中央控制器和传感器单元之间的数据线上可能出现感应的电压脉冲。为了传感器单元不将这种干扰错误地解释为同步脉冲，有利的是，传感器单元在禁止时间到期之后才可以再次关注更新的同步脉冲。有利地，这样的禁止时间以识别出最后一个应关注的同步脉冲的时刻开始，并且直接在下一个同步脉冲的时刻前结束。
在同步脉冲之后，第一传感器单元通常在第一等待时间之后或者在第二等待时间或任意的另外的等待时间之后将其数据发送给中央控制器。因为中央控制器总是准确地知道，在哪一时刻可期待数据分组，所以在其余时间它能够执行其它任务，因此能够例如更好地利用中央控制器中的微控制器的计算时间。
在更高的传输可靠性的意义上，传感器单元可以不仅在第一等待时间之后而且在第二等待时间或另外的等待时间之后传输包含相同传感器测量值的数据分组。如果在仅仅一个数据分组中出现错误、例如错误的奇偶校验，则由中央控制器所识别出的错误的数据分组能够用无错误地接收的数据分组的值来代替。
然而，为了实现乘客保护系统的更快的反应速度，传感器单元也可以在同步脉冲之后不仅在第一等待时间之后而且在第二或另外的等待时间之后传输更新的数据分组。优选地，这些更新的数据分组包含在时间上连续的传感器测量值。因而，尽管同步脉冲的频率只有2KHz，但可以达到例如4KHz、6KHz或还要更高的更新的数据分组的传输率。
此外，特别有利的是，当在例如中央控制器的数据线上连接有两个或还要更多的分散的控制器单元时，第一传感器单元在同步脉冲后的第一等待时间之后将其数据发送到中央单元，第二传感器单元在第二等待时间之后发送其数据分组，而相应地另外的传感器单元在同步脉冲后的另外的等待时间之后发送其数据分组。以这种方式，所应用的数据线变成为两个或更多传感器单元的总线，而无须以花费高的方式由中央控制器通过单独寻址来请求这些传感器单元给出传感器测量值。
此外，有利的是，即使当所连接的传感器单元在不同时刻发送所属的数据分组时，尽可能实时地、理想情况下同时确定的每个所连接的传感器单元的传感器测量值也可供中央控制器使用。例如，由此确认作为所谓的安全传感器(Safing-Sensor)的第一传感器单元的传感器测量值可以用于第二、优选地连接在相同数据线上的传感器单元，其中只有当不仅第一传感器单元而且第二传感器单元都向中央控制器通知分别足够高的传感器信号时，才触发乘客保护装置。传感器测量值的同时记录可以例如通过以下方式来实现，即在识别出同步脉冲之后或者此后同时进行传感器单元内的传感器的测量值记录，并且暂存同时所记录的传感器值，直到在第一或第二等待时间之后它们被转交给控制器。在此情况下，根据传感器类型以及根据传感器单元的内部计时，大多不能实现传感器测量值的完全同时性。就这点而言，同时可以将同时的传感器测量值的记录这样理解为以下表述，即传感器测量值的采样可以完全相差微小的内部采样周期。例如可以将模拟的传感器测量值的接近同时的数字化视为在传感器单元中传感器测量值的同时记录。
在从属权利要求16和17中描述数据分组的有利的编码方式。
分别在独立的装置权利要求18、19和20中描述了适合于实施本发明方法的传感器单元以及适合于此的控制器和由这种控制器单元、这种中央控制器和优选地将这两种装置相互连接的数据线所组成的装置。
在独立的方法权利要求1的从属权利要求中所说明的特征不仅累积地而且以单个特征的不同组合来描述本发明方法的有利的改进方案。
下面借助实施例来说明本发明。其中
图1示出具有两条数据线(PDL、PDL′)的汽车(1)，这两条数据线(PDL、PDL′)使根据本发明的中央控制器(ECU)分别与两个根据本发明的传感器单元(S1、S2、S1′、S2′)相连接，图2示出包括中央控制器(ECU)的装置，所述中央控制器(ECU)既经由地线(GND)又经由数据线/供电线(PDL)与两个传感器单元(S1、S2)相连接，图3示出根据本发明的传感器单元(S1、S2)的内部结构，图4示出根据本发明的中央控制器(ECU)的内部结构，图5示出曼彻斯特编码的数据位“0”和曼彻斯特编码的数据位“1”的、附属电流(IPDL(S1，S2))关于时间(t)的示意图，图6示出根据本发明的电流调制后的数据分组关于时间(t)的示意图，图7示出在接通传感器单元(S1、S2)的供电电压之后不久由于同步脉冲(Sync)而产生的周期性的电压上升(UPDL)和由至少一个传感器单元(S1、S2)产生的电流上升(IPDL)关于时间(t)的示意图，图8示出通过中央控制器(ECU)的周期性的同步脉冲(Sync)所请求的、在传感器单元(S1、S2)的测试工作模式(TM)期间所给出的特性数据分组的序列，图9示出在传感器单元(S1、S2)的起动阶段(IP)期间、在测试工作模式(TM)的时间(tini)期间和在正常工作模式期间(NM)传感器单元(S1、S2)的所传输的数据分组(DP)的奇偶校验(P)关于时间(t)的示意图，图10示出在正常工作模式(NM)期间第一和/或第二传感器单元(S1、S2)的第一和第二数据分组(DP)的时间序列的示意图，其中数据分组(DP)要么在第一等待时间(tDLY1)之后要么在第二等待时间(tDLY2)之后被发送，图11示出传感器单元(S1)的电流调制的数据通信的示意图，其中在同步脉冲(Sync)的周期(TSync)内，不仅在第一等待时间(tDLY1)之后而且还在第二等待时间(tDLY2)之后发送第一传感器单元(S1)的数据分组(DP)。
图1示出具有根据本发明的装置S1、PDL、S2、S1′、PDL′、S2′、ECU的汽车1，所述装置用于在中央控制器ECU和两个连接到公共的数据线PDL上的传感器单元S1和S2之间的数据线PDL上传输数据。此外，在图1中示出另外的数据线PDL′和另外的传感器单元S1′和S2′，所述另外的传感器单元S1′和S2′经由数据线PDL′与中央控制器ECU相连接。
图2也示出中央控制器ECU，所述中央控制器ECU经由公共的数据线PDL与第一和第二传感器单元S1或S2相连接。
公共的数据线PDL一方面用于周期性地、例如每500μs输出电压脉冲(Sync)给传感器单元S1和S2，由此中央控制器ECU向传感器单元S1或S2请求数据分组DP。另一方面，不仅第一传感器单元S1而且第二传感器单元S2在这个公共的数据线PDL上发送电流脉冲形式的数据分组DP，所述数据分组DP在测试工作模式下包含传感器单元S1或S2的特性数据和测试数据，而所述数据分组DP在两个传感器单元S1和S2的主要存在的正常工作模式期间包含传感器测量值。
同样示出公共的地线GND，该地线GND将中央控制器ECU的地电势引导向所连接的所有附属单元S1、S2。
传感器单元S1具有传感器2、例如由半导体芯片组成的加速度传感器2，所述半导体芯片具有微机械半导体传感元件和集成布置在同一半导体芯片上的信号处理半导体电子元件。合适的微机械传感元件例如是通过半导体芯片制造过程中的蚀刻过程所剥露的在一个或多个传感方向(Sensierungsrichtung)上可运动的质量结构(Massestrukturen)，该质量结构与作为电容的静止的芯片部分连接在一起。按照发生作用的加速度的方向和强度，所述质量结构以不同的方式运动，这可以作为电容变化以电学方式量取。然而，合适的传感元件也是压力传感元件，在该压力传感元件中大气环境压力通过来自剩余半导体材料的气密的膜片将半导体芯片中的自由蚀刻的空腔气密地密封。所述半导体膜片相对于发生作用的外部气压是弹性的，并能够以与在加速度测量单元中一样的方式与作为电容的固定的芯片部分连接在一起，因此变化的外部气压能够作为半导体模片的变化的电容相较于其余的传感器芯片而加以测量。同样，当然也可以应用其它的传感原理和传感器结构、例如机械式加速度开关、压阻式压力传感器或加速度传感器、旋转速率传感器、短路开关或者温度传感器，所述温度传感器例如能够检测空腔内的温度上升，所述空腔在事故过程中被压缩，例如车门的内部体积。此外，同样已知例如MEMSIC公司(http//www.memsic.com/memsic/)的热加速度传感器，在所述热加速度传感器的情况下通过以下方式来检测加速度，即传感器内加热的空气由于发生作用的加速度而更靠进温度传感器或更远离温度传感器运动。
此外，在图3中示出了存储器3，在该存储器3中存储有传感器特性数据、例如传感器单元S1的标识号码、其发展水平，或者还存储有校准数据、例如测量范围的换算公式等。
此外，图3还示出了传感器控制单元4，该传感器控制单元4既具有传感器计算单元5，又具有传感器接口61、62。
在此，传感器计算单元5可以是专用集成电路、即所谓的ASIC5，但是也可以是由软件控制的微控制器5。在图3中所示的传感器接口61、62中，传感器接口61、62的第一部分61以分立的电子电路的形式由电阻R1、R2和电容器C1、C2、C3构成，而第二部分62与传感器计算单元5一起集成在传感器控制单元4的集成组件内。然而，整个传感器接口61、62能够完全一样好地分立地被布置在印刷电路板上，或者反过来整体地集成在具有传感器控制单元4的组件内。此外，这涉及传感器2，该传感器2可以不同于所示的那样而同样好地集成布置在共同的芯片上的传感器控制单元4内，必要时甚至与传感器单元S1的所有其它功能单元一起集成布置。
供电电压施加在数据线PDL上，该供电电压由中央控制器ECU输出。同样地，为了向传感器单元S1请求数据分组DP，中央控制器ECU借助于电压调制周期性地在数据线PDL上输出同步脉冲Sync。这些同步脉冲由传感器接口61、62进行识别。
传感器单元S1在其一侧在数据线PDL上传送数据分组DP，然而不是以电压脉冲的形式，而是以电流脉冲的形式。为此，传感器计算单元5记录传感器2的传感器测量值、例如模拟的加速度测量值，将该模拟的传感器信号转换为数字信号，并以这样的分辨率对该数字传感器测量值进行编码，其中既通过传感器的结构又通过测量范围设置为传感器测量值预先给定所述分辨率，所述测量范围设置通常存储在存储器2中。此外，计算单元5还给以这种方式产生的数据位DB添加奇偶校验位PB，因此接收机单元能够识别在数据传输中的至少简单的位错误。数据编码的详细的类型和方式还将在下面更详细地加以说明。
至此所描述的传感器S1的工作模式称为正常工作模式NM，因为在这种工作模式下传感器2的数据按规定基本上被转交给中央控制器ECU，所述数据在那里被提供进行进一步处理，并且必要时有助于触发乘客保护装置。
另一种工作模式是所谓的测试工作模式TM。在这种模式下，一方面在传感器单元S1中例如通过由于电场而导致的传感器2的微机械结构的偏移以及稍后对由此产生的传感器2的输出信号的量取而产生测试数据，或者通过有针对性地将已知信号馈入传感器单元S1的电路中的测试点而产生测试数据，其中所述已知信号的馈入引起所期望的信号。此外，在测试工作模式下，也向中央控制器ECU传输传感器单元S1的系列特性数据等。
图4示出根据本发明的中央控制器ECU，该中央控制器ECU在数据线PDL上接收数据分组DP，并且以电学方式将其转换到这样的程度，使得连接到控制器接口8上的控制器计算单元9能够将控制器ECU的存储器10中和控制器计算单元9中所存储的算法应用于所接收的数据分组DP，以便随后决定，是否必须输出相应的控制信号给触发单元11，从而触发连接到触发单元11上的乘客保护装置。在所示的实施例中，在控制器计算单元ECU中检验数据分组的正确标识。
下面更详细地说明数据分组的二进制编码图5示出传感器单元S1的数据分组DP的数据位的逻辑0状态和逻辑1状态的编码方式。在图的高值轴上示出电流上升IPDL(S1，S2)，所述电流上升IPDL(S1，S2)由数据分组DP的数据位引起。现在所应用的数据位DB的编码方式是具有曼彻斯特码的可能的特征的边沿编码(Flankencodierung)。所示出的曼彻斯特码通过在为一位所保留的位时间tBit内的下降沿来表示“0”位，而且相应地反过来通过电流信号的上升沿来表示“1”位。为了相应地描述“0”位序列或“1”位序列，必须设置至少一个用于数据传输的节拍率，其中数据传输的周期为一位的持续时间tBit。因此，在位持续时间tBit为8μs时，需要至少125kHz的节拍率。然而，节拍率也可以是125kHz的多倍，例如在微控制器内经常使用的8MHz的节拍率。
当然，另外的经边沿编码的数据编码也是可能的，但是任意的其它的二进制数据编码、例如已知的NRZ(不归零，NoReturn toZero)编码也是可能的。
图6在电流-时间图中示出完整的数据分组DP。数据分组DP的前两位是按照逻辑序列10的两个起始位SB。紧接着的位0至位6的七个数据位是二进制编码的传感器测量值，其中第一个传输的位是最低值位LSB，而最后一个传输的数据位6是最高值位MSB。就这点而言，这种数据结构不仅在正常工作模式NM下而且在测试工作模式TM下都是相同的。
根据本发明，通过在需要传输的数据分组DP的位7位置上的奇偶校验位PB来区分在正常工作模式NM下的数据分组DP。在正常工作模式NM下，将数据位0至6的七个1状态的数目补充到数据分组DP的奇校验P。与此相对，在测试工作模式TM下，数据分组DP内所传输的1状态的数目应始终是偶数，因此奇偶校验位PB将七个数据位0至6补充到正的校验P。
图7示出在接通供电电压之后传感器单元S1的测试工作模式TM和正常工作模式NM的时间序列。在图的上面的部分中示出在时间t期间由中央控制器ECU周期性地输出的同步脉冲Sync，在图的下面的部分中示出在时间t期间的电流上升IPDL，所述电流上升IPDL由传感器单元S1产生以用于传输数据分组DP。
在持续时间为tini的起动阶段中，传感器单元S1不对同步脉冲Sync作出反应。在这个起动时间tini期间，例如使电压调节器、电容器C1至C3和传感器控制单元4内的所有其它电子组件以及传感器单元S1的其余的功能单元、例如传感器2、存储器3等进入操作准备状态。
在起动时间tini之后，紧接着是传感器单元S1的测试工作模式TM。在该测试工作模式下，根据请求数据的同步脉冲Sync，传感器单元S1向中央控制器ECU传送特性数据。在测试工作模式TM下的数据分组DP的每次传输如同稍后也在正常工作模式NM下那样由同步脉冲Sync引起。
图8示出特性数据的类型，所述特性数据在测试工作模式TM期间连续地被传输
在前两个同步脉冲Sync之后的前两个数据分组DP是具有先前已知的内容的数据分组DP，以便对所述数据传输进行自测，所述先前已知的内容例如是以十六进制表示示出的值55h和AAh。紧接着，传输两个数据分组DP，这两个数据分组的内容给出关于所使用的传感器的类型、该传感器的灵敏度、该传感器的输出范围的情况以及给出传感器单元S1的电子电路的系列状态的情况。后四个数据分组DP包含传感器S1的系列号。因为数据分组具有七个数据位，所以可以通过这四个数据分组DP来表示0至268×106的系列号。紧接着是表示所连接的传感器单元S1的状态的数据分组DP。以这种方式显示例如传感器单元S1的正确的功能作用，或者传送多个错误代码之一。与此相对，在稍后运行的正常工作模式下，由于数据分组的分辨率受到仅仅七个数据位DB的限制，多个错误代码被概括为唯一的错误消息1111111。
现在进行传感器单元S1的自测，例如传感器2的自测，如更前面已经说明的那样。这种自测的结果以连续的数据分组DP的形式来传送，所述连续的数据分组DP由中央控制器ECU通过同步脉冲Sync来请求。
如由图7可以看出，测试工作模式TM在起动时间tini到期之后开始，而在测试时间tchk到期之后结束。在测试工作模式TM下传输完所有所期望的数据分组DP、在本实施例中为201个数据分组之后，时间tchk持续到更新的同步脉冲的开始。
在测试工作模式TM之后是传感器单元S1的正常工作模式NM，在所述正常工作模式NM下，以已知的方式在每个同步脉冲Sync之后向中央控制器ECU传输数据分组DP形式的传感器测量值。
图9在简图中示出在所述两种工作模式期间和在初始的起动阶段IP期间由传感器单元S1给出的数据分组DP的奇偶校验P的状态。奇偶校验被高值地示出，在朝右的数轴上示出时间。在简图中所示的奇偶校验P的值1根据逻辑1表示奇校验P，值0根据逻辑0表示偶校验P。在传感器单元S1的起动阶段IP中，奇偶校验P是不确定的，因为还未向中央控制器ECU传输数据分组DP，并且因此数据传输可靠性不起作用。在测试工作模式TM下，所传输的数据分组DP的奇偶校验P为偶数、即0，而随着在传感器单元S1的正常工作模式NM下传输第一个数据分组DP，所述奇偶校验P转变为奇校验P、即1。
分别在相同的时间轴上描绘的图10在最上面的简图中示出两个周期的同步脉冲Sync和一个错误的同步脉冲Sync′的序列。在从上方看的第二个简图中，高值地示出电流IPDL(S1，S2)，所述电流IPDL(S1，S2)在两个传感器单元S1和S2如已在图2中所示的那样连接到数据线PDL上时产生。在同步脉冲Sync开始后的第一等待时间tdly1之后，分别以两个起始位SB开始，输出第一传感器单元S1的数据分组DP，在第二等待时间tdly2之后输出第二传感器单元S2的数据分组DP。例如由于对公共的数据线PDL的电磁干扰而感生的错误的同步脉冲Sync′既不引起传感器单元S1的数据分组DP的传输，又不引起传感器单元S2的数据分组DP的传输，因为在最后识别出的有效的同步脉冲Sync之后禁止两者的信号输出，直至禁止时间tSync_off到期。
为了例如抵抗传感器接口61、62的第一部分61的输入网络R1、C1、R2、C2、C3的、由同步脉冲Sync所引起的不希望的充电，在放电禁止时间tdis之后实现由两个传感器单元S1和S2产生的、具有数据位DB的两倍电流幅度的短的放电脉冲Dis。从上方看的第三和第四个简图示出由传感器单元S1或S2引起的电流信号上升IPDL(S1)和IPDL(S2)，其中在第一禁止时间tdly1之后进行第一传感器单元S1的数据输出，而在第二禁止时间tdly2之后进行第二传感器单元的数据输出。相应地，在两种情况下仅仅一个放电脉冲Dis也就足够了，该放电脉冲Dis仅仅具有数据位DB的电流幅度。
也可以仅仅将传感器单元S1或S2连接到数据线PDL上，然而既在第一禁止时间tDly1之后又在第二禁止时间tDly2之后发送这一个传感器S1、S2的数据分组DP。如果预料到数据线PDL上严重的信号干扰并且仍然希望通过冗余地传输具有相同信息内容的数据分组DP来识别和纠正被错误传输的信息，则这是尤其有利的。
然而，替代地，也可以在连续的数据分组DP中分别传输最新的传感器值，因此例如代替由中央控制器ECU的周期性的同步脉冲(Sync)的脉冲周期所预定的2KHz的数据传输速率，能够达到4KHz的有效传输速率。
权利要求
1.用于在汽车(1)中的乘客保护系统的中央控制器(ECU)和至少一个分散的传感器单元(S1、S2)之间传输数据的方法，所述传感器单元(S1、S2)包括记录测量数据的传感器(2)，其中所述传感器单元(S1、S2)运行在正常工作模式(NM)下或在测试工作模式(TM)下，其中在所述正常工作模式(NM)下所传送的数据包括传感器测量数据，而在所述测试工作模式(TM)下所传送的数据包括所述传感器单元(S1、S2)的特性数据，并且其中在所述两种工作模式中的每一种工作模式下-所述传感器单元(S1、S2)将数据作为由单个数据位组成的数据分组(DP)来传送；-所述中央控制器(ECU)为了请求数据分组(DP)而周期性地输出同步脉冲(Sync)；以及-所述传感器单元(S1、S2)总是在最后一个同步脉冲(Sync)之后将其分别待传输的数据分组(DP)发送给所述控制器(ECU)，其特征在于，-所述传感器单元(S1、S2)在向所述中央控制器(ECU)传输之前在待传输的数据位(DB)中通过添加至少一个标识位(PB)而附上标识；以及-所述数据分组(DP)在所述正常工作模式(NM)下分别具有不同于在所述测试工作模式(TM)下的标识；因此所述正常工作模式(NM)的数据分组(DP)和所述测试工作模式(TM)的数据分组(TM)能够借助相应的标识来明确地相互区分。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，-数据分组的所述标识是其奇偶校验(P)；以及-优选地通过添加奇偶校验位(PB)而在相应的数据分组(DP)中附上所述奇偶校验(P)；因此根据所添加的奇偶校验位(PB)的逻辑状态，为了数据分组(DP)的偶校验(P)而将所述数据分组(DP)中的数据位(DB)的逻辑1的数目补充为偶数，或者为了奇校验(P)而补充为奇数，并且所述数据分组(DP)在所述正常工作模式(NM)下具有不同于在所述测试工作模式(TM)下的奇偶校验。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于，-所述数据分组(DP)在所述正常模式(NM)下具有奇校验(P)；以及-所述数据分组(DP)在所述测试模式(TM)下具有偶校验(P)。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于，各个数据分组的所述标识是表征的横加数(Checksum)，其中优选地通过添加多个横加数位(CB)而在所述各个数据分组(DP)中附上所述横加数，其中所述表征的横加数(Checksum)在所述正常工作模式(NM)下总是具有不同于在所述测试工作模式(TM)下的值。
5.按照权利要求1至4之一的方法，其特征在于，所述传感器单元(S1、S2)在通过所述中央控制器(ECU)接通其供电电压之后，-在起动时间(tini)到期之后才根据所述中央控制器(ECU)的请求数据的同步脉冲(Sync)发送数据分组(DP)，-在所述起动时间(tini)到期之后，在测试时间(tchk)期间运行在所述测试模式下(TM)下，其中所述测试时间(tchk)一直持续，直到先前确定的数目的数据分组(DP)已被传送；以及-在所述测试时间(tchk)到期之后才运行在所述正常工作模式(NM)下。
6.按照权利要求1至5之一的方法，其特征在于，-在仅仅唯一的电数据线(PDL)上实现所述传感器单元(S1、S2)的电压供给和所述数据传输，以及-在所述这一数据线(PDL)上，所述中央控制器(ECU)通过对所述供电电压进行调制来周期性地输出同步脉冲(Sync)，以用于请求数据分组(DP)。
7.按照权利要求1至6之一的方法，其特征在于，在禁止时间(toff)之后才能再次由更新的同步脉冲(Sync)促使所述传感器单元(S1)的数据分组(DP)的其它输出，所述禁止时间(toff)以最后所识别出的同步脉冲(Sync)开始并且直接在下一个同步脉冲(Sync)之前结束。
8.按照权利要求1至7之一的方法，其特征在于，在周期性重复的同步脉冲(Sync)的周期(T2)之内，分散的传感器单元(S1)的第一个数据分组在所述同步脉冲(Sync)后的第一等待时间(tdly1)之后被发送到所述中央控制器(ECU)。
9.按照权利要求1至8之一的方法，其特征在于，在周期性重复的同步脉冲(Sync)的周期(T2)之内，分散的传感器单元(S1)的第二个数据分组在所述同步脉冲(Sync)后的第二等待时间(tdly2)之后被发送到所述中央控制器(S)，并且必要时另外的数据分组(DP)相应地在另外的等待时间之后被发送到所述中央控制器。
10.按照权利要求8和9的方法，其特征在于，传感器单元(S1、S2)的所述第一个和第二个数据分组(DP)以及必要时另外的数据分组(DP)分别传输由相同的传感器测量值推导出的值。
11.按照权利要求8或9之一的方法，其特征在于，传感器单元(S1)的所述第一个和第二个数据分组(DP)以及必要时另外的数据分组(DP)传输由分别不同的传感器测量值推导出的值、优选地由两个或更多在时间上连续存在的传感器测量值推导出的值。
12.按照权利要求11的方法，其特征在于，多个连接到所述数据线上的分散的传感器单元(S1、S2)的每个数据分组(DP)在所述同步脉冲(Sync)后的分别不同的等待时间(tdly1、tdly2)之后才被发送到所述中央控制器(ECU)。
13.按照权利要求12的方法，其特征在于，所述传感器单元(S1、S2)记录其各自的传感器的由所述同步脉冲(Sync)引起的传感器测量值，使得在不同传感器单元(S1、S2)的数据分组(DP)中所传送的相应的传感器测量值在测量容差的范围内分别同时被记录。
14.按照权利要求13的方法，其特征在于，所述传感器值的读出通过模拟地存在的传感器测量值的数字化来实现。
15.按照权利要求1至14之一的方法，其特征在于，对所传送的数据分组(DP)的数据位进行边沿编码，优选地进行曼彻斯特编码。
16.按照权利要求1至15之一的方法，其特征在于，数据分组(DP)在所述正常工作模式下和/或在所述测试工作模式下具有以下位模式-7个数据位(DB)，用于传送所述传感器测量值或传感器特性值；-2个起始位(SB)；和-所述奇偶校验位(PB)。
17.汽车(1)中的乘客保护系统的传感器单元(S1、S2)，所述传感器单元(S1、S2)用于检测传感器测量值，并用于按照权利要求1至16之一的方法将所述传感器测量值传输到中央控制器(ECU)，所述传感器单元(S1、S2)具有传感器(2)、存储器(3)、传感器控制单元(4)、传感器计算单元(5)和传感器接口(61、62)，其中所述传感器控制单元(4)和/或所述传感器计算单元(5)适合于促使所述传感器单元(S1、S2)在每种工作模式下输出数据分组DP的正确的标识。
18.在按照权利要求1至16之一的用于传输数据的方法中使用的中央控制器(ECU)，所述中央控制器(ECU)具有控制器接口(8)、控制器计算单元(9)和控制器存储器(10)，其中通过所述控制器接口(8)，-能够输出用于至少一个按照权利要求17的传感器单元(S1、S2)的供电电压；-能够周期性地输出同步脉冲(Sync)以用于向所述至少一个传感器单元(S1、S2)请求数据分组(DP)；以及-能够接收作为电流脉冲传输的数据分组(DP)；并且其中所述控制器计算单元(5)适合于识别数据分组DP的正确的标识。
19.一种装置，所述装置能够被用于执行按照权利要求1至16之一的用于传输数据的方法，并且所述装置不仅包括按照权利要求17的传感器单元(S1、S2)而且包括按照权利要求18的中央控制器(ECU)。
全文摘要
用于在汽车中的乘客保护系统的中央控制器和至少一个分散的传感器单元之间传输数据的方法和装置。本发明涉及一种用于在汽车(1)中的乘客保护系统的中央控制器(ECU)和至少一个分散的传感器单元(S1、S2)之间传输数据的方法和适合于此的装置。所述传感器单元包括传感器(2)并且运行在正常工作模式(NM)下或测试工作模式(TM)下，其中在正常工作模式(MN)下所传送的数据包括传感器测量数据，而在测试工作模式(TM)下所传送的数据包括特性数据。在两种工作模式下，传感器单元(S1、S2)在最后所识别出的同步脉冲(Sync)之后发送它们的数据分组(DP)，并且根据工作模式通过添加至少一个数据位(PB)而将不同的标识附到数据分组中，因此正常工作模式(NM)的数据分组(DP)和测试工作模式(TM)的数据分组(DP)能够根据相应的标识来明确地相互区分。
文档编号B60R21/01GK1787934SQ200480013004
公开日2006年6月14日 申请日期2004年4月19日 优先权日2003年5月14日
发明者T·格拉泽尔 申请人:西门子公司