用于校正至少一个传输参数的装置和方法与流程

本发明涉及一种根据独立权利要求1前序部分所述的用于校正至少一个用于在传感器单元和控制单元之间进行数据传输的传输参数的方法。本发明的主题还包括一种用于执行这种方法的装置。

背景技术：

外围传感器接口5(psi5)是一种开放标准。psi5建立在之前的pas4协议的基础上，其支持在控制单元的不同配置中每个总线节点最多可以问询四个传感器的标准应用。还设置了用于配置传感器和诊断的双向通信。

例如，在安全气囊系统中，来自压力或加速度传感器的数据通过电流调制的双线总线被评估，该总线通过曼彻斯特编码协议与控制单元进行通信。在psi5标准中还定义了可能的运行方式。这些运行方式首先在同步和异步运行模式方面有所不同。根据传感器与控制单元的连接方式，在同步运行模式下会得到三种运行方式：并行总线模式(其中传感器并联连接)，通用总线模式(其中传感器串联连接)和菊花链总线模式。结合诸如时隙总数、数据速率、数据字长、奇偶校验/crc校验等其他参数，psi5标准可允许不同的实现可能性。广泛应用的是10位的数据字长。

由于传感器上的振荡器时钟容差，在psi5通信模式下可传输的位数受到限制。例如，即使传感器的振荡器时钟在其使用寿命内可能偏离±5％，也可在125k通信模式下在三个不同的通信时隙中传输10位的传感器数据。然而，对于已知的方法，在16位模式中189k的情况下无法在四个通信时隙内以±5％的振荡器偏差与三个总线用户进行通信，因为否则会在总线上发生数据冲突。

技术实现要素：

具有独立权利要求1所述特征的用于校正至少一个用于在传感器单元和控制单元之间进行数据传输的传输参数的方法以及具有独立权利要求6所述特征的用于校正至少一个用于在传感器单元和控制单元之间进行数据传输的传输参数的装置分别具有以下优点：即使传感器振荡器时钟可能在车辆的使用寿命内出现偏差，也可以通过校正至少一个传输参数而在任何通信模式下以psi5标准在车辆的整个使用寿命中无错误地进行传输。因此，即使传感器单元的振荡器时钟受到一定程度的干扰并且要实现时间上非常紧凑的特定psi5通信模式，本发明的实施方式也能够通过psi5标准实现无缺陷的数据传输。由此，可以有利地提高道路交通中的安全性，因为即使传感器振荡器发生故障而传感器单元也仍然可以在特定范围中传输数据。由此可以最大程度地减少错误不触发。

本发明的实施方式提供了一种用于校正至少一个用于在传感器单元和控制单元之间进行数据传输的传输参数的方法。具有预定周期的传感器时钟信号由传感器振荡器产生，其中基于传感器时钟信号确定至少一个传输参数。另外，由参考振荡器以预定参考周期产生的参考时钟信号被接收。在此，将传感器时钟信号与参考时钟信号进行比较，其中基于该比较来确定传感器时钟信号的当前周期与目标周期的偏差，并且其中基于所确定的偏差来校正至少一个传输参数。

此外，提出了一种用于校正至少一个用于在传感器单元和控制单元之间进行数据传输的传输参数的装置。传感器振荡器产生并输出具有预定周期的传感器时钟信号，其中基于传感器时钟信号确定至少一个传输参数。参考振荡器产生并输出具有预定参考周期的参考时钟信号。在此，用于校正至少一个传输参数的装置包括振荡器监控器，振荡器监控器接收传感器时钟信号和参考时钟信号并且执行用于校正至少一个传输参数的方法。

在此，用于校正至少一个用于在传感器单元和控制单元之间进行数据传输的传输参数的装置可理解为布置在传感器单元中的评估和控制单元，其处理或评估所检测的传感器信号。评估和控制单元可以具有至少一个接口，该接口可基于硬件和/或软件来设计。在基于硬件的构造方式中，接口例如可以是所谓的asic系统的一部分，其包含评估和控制单元的各种功能，例如振荡器监控器的功能。然而还可行的是，振荡器监控器和/或接口为单独的集成电路或者至少部分由分立元件组成。在基于软件的构造方式中，接口可以是例如与其他软件模块并存于微控制器上的软件模块。还有利的是具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码存储在诸如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器的机器可读载体上，并且当评估和控制单元运行程序时该程序代码用于执行评估。

在此，传感器单元应理解为一种包括至少一个传感器元件的结构单元，该传感器元件直接或间接地检测物理变量或物理变量的变化并且优选地将其转换成传感器电信号。因此，传感器单元例如可实施为具有相应传感器元件的加速度传感器或压力传感器或转速传感器。传感器单元例如可安装在车辆保险杠中以用于探测行人事故。为了检测侧面碰撞，传感器单元在实施为加速度传感器时可安装在车辆的b柱、c柱或d柱处，或者在实施为压力传感器时可安装在车门中。为了检测前面碰撞，可以将实施为加速度传感器的传感器单元安装在中央控制单元中或沿着车辆的弯曲横梁安装。为了检测侧翻或打滑，可以将实施为转速传感器的传感器单元安装在中央控制单元中或车辆中央隧道上的独立壳体中。传感器单元输出的信号由控制单元内的算法进一步处理。如果这种算法识别出发生了行人碰撞、侧面碰撞、前面碰撞或侧翻，则根据识别出的事故场景做出车辆中主动约束装置(例如安全气囊)的触发决定并且激活该约束装置，以便在发生行人碰撞时保护行人或在碰撞事故时保护车辆乘员。

通过从属权利要求中列出的措施和改进方案可有利地改进独立权利要求1中指定的用于校正至少一个用于在传感器单元和控制单元之间进行数据传输的传输参数的方法以及独立权利要求6中指定的用于校正至少一个用于在传感器单元和控制单元之间进行数据传输的传输参数的装置。

特别有利的是，可以根据偏差计算出可应用于至少一个传输参数的校正因子。

在根据本发明的方法的一种有利实施方式中，至少一个传输参数可以在可设定的量级中被适配于所确定的偏差。由此，不是突然地而是借助于慢速控制器来调节至少一个传输参数，其例如可以表示发送开始时间和/或位宽。这种慢速控制器具有以下优点，即，缓慢且不会突然地进行传输参数的调节。因此，数据传输变得更加稳定。传输参数的调节借助于校正因子进行。如果偏差大于预定阈值，则例如可以将校正因子减小一个设定量级。此外，如果偏差小于预定阈值，则可以将校正因子增大该设定量级。此外，如果偏差等于预定阈值，则校正因子可以保持恒定。例如，可将数值0预定为阈值。

在有利的设计方案中，根据本发明的装置可以包括对传感器时钟信号的脉冲进行计数的计数器。在此，振荡器监控器可以在振荡器监控器接收参考时钟信号的第一同步脉冲的开始时间点启动计数器，并且在振荡器监控器接收后续的第二同步脉冲的停止时间点终止计数器。计数器的使用可以使得特别简单且低成本地实现根据本发明的用于校正至少一个传输参数的装置。由此，振荡器监控器可以读取计数器的计数器读数并将其与目标计数器读数进行比较，该目标计数器读数由传感器时钟信号的参考周期与目标周期之比计算得出。目标计数器读数例如可以由振荡器监控器计算或预先计算，并存储在传感器单元中的非易失性存储器中。基于该比较，振荡器监控器可以确定传感器时钟信号的当前周期与目标周期的偏差。

在根据本发明的装置的另一有利设计方案中，振荡器监控器可以基于偏差的预定公差范围来计算接受窗口，该接受窗口可以向下由第一计数器读数限制并且向上由第二计数器读数限制。传感器时钟信号的典型公差在整个使用寿命内约为±3.5％。根据psi5标准，各个传感器单元中振荡器时钟偏差的上限目前为±5％。参考时钟信号的公差为±1％。因此可以通过附加的安全裕量来预定接受窗口。由此，例如可将接受窗口的外部极限预定为±10％。该示例性接受窗口的外部极限由传感器振荡器的±5％的公差、参考时钟信号的±1％的公差和例如值为±4％的安全裕量得到。安全裕量被选择为使得向约束系统触发算法中的数据传输不会导致触发时间的任何明显偏差。

在根据本发明的装置的另一有利设计方案中，如果所读取的当前计数器读数在接受窗口内，则振荡器监控器可使校正因子适配于所确定的偏差并且利用所适配的校正因子来校正至少一个传输参数。另外，如果所读取的当前计数器读数在接受窗口内，则振荡器监控器可以将第二同步脉冲解读为新的第一同步脉冲并重新启动计数器。此外，如果相应读取的当前计数器读数小于第一计数器读数，则振荡器监控器可以将第二同步脉冲解读为干扰脉冲。在这种情况下，振荡器监控器可以忽略被解读为干扰脉冲的第二同步脉冲，并且可以不进行校正因子的适配，也可以不进行至少一个传输参数的校正。此外，如果相应读取的当前计数器读数大于第二计数器读数，则振荡器监控器可以将第二同步脉冲解读为新的第一同步脉冲。在这种情况下，振荡器监控器可以响应于被解读为新的第一同步脉冲的第二同步脉冲而重新启动计数器，并且利用已经存在的校正因子进行至少一个传输参数的校正。由此，本发明实施方式中的数据传输将有利地甚至更鲁棒地抵抗可能引起人工或丢失的同步脉冲的外部emc干扰。另外，由此可以有利地防止emc干扰导致校正因子的改变。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下说明中得以详细阐述。在附图中，相同的附图标记表示执行相同或相似功能的部件或元件。

图1示出了车辆中的传感器组件的示意性框图。

图2示出了图1中的传感器组件的传感器单元的示意性框图，其具有根据本发明的装置的实施例，该装置用于校正至少一个用于在传感器单元和控制单元之间进行数据传输的传输参数。

图3示出了根据本发明用于校正至少一个传输参数的方法的第一时间轴的示意图，其中在接受窗口内接收第二同步脉冲。

图4示出了根据本发明用于校正至少一个传输参数的方法的第二时间轴的示意图，其中在接受窗口之前接收第二同步脉冲。

图5示出了根据本发明用于校正至少一个传输参数的方法的第三时间轴的示意图，其中在接受窗口之后接收第二同步脉冲。

具体实施方式

如由图1和图2可见，在所示实施例中，用于车辆1的传感器组件3包括：具有参考振荡器32的控制单元30，该参考振荡器产生并输出具有预定参考周期t_ref的参考时钟信号rts；多个总线节点5，其中示出了两个总线节点5；和多个传感器单元10，其分别实施为外围安全气囊传感器并且与总线节点5的其中一个连接。在所示实施例中，分别有四个传感器单元10与总线节点5的其中一个连接。在作为车辆1人员保护系统一部分的所示传感器组件3中，各个传感器单元10、总线节点5和控制单元30通过电流调制的双线总线彼此连接并且通过psi5标准进行通信。由此，控制单元30可以接收并评估由传感器单元10检测的压力数据或加速度数据或转速数据。

如由图1和图2进一步可见，各个传感器单元10分别包括：传感器元件12；产生并输出具有预定周期t_sts的传感器时钟信号sts的传感器振荡器14；以及用于校正至少一个用于在传感器单元10和控制单元30之间进行数据传输的传输参数的装置20。该至少一个传输参数基于传感器时钟信号sts被确定。在所示实施例中，第一传输参数表示发送开始时间点t_ns，第二传输参数表示位宽t_bit。

在所示实施例中，用于校正至少一个传输参数的装置20实施为专用集成电路(asic)，其包括至少一个运算单元或至少一个微控制器，并且处理和评估所检测的传感器信号。

如由图2进一步可见，用于校正至少一个传输参数的装置20包括振荡器监控器22，其接收传感器时钟信号sts和参考时钟信号rts并且执行根据本发明的用于校正至少一个传输参数的方法。在此，在第一步骤中将传感器时钟信号sts与参考时钟信号rts进行比较，其中基于该比较来确定传感器时钟信号sts的当前周期t_sts与目标周期t_sts_soll的偏差delta_t，并且其中基于所确定的偏差delta_t校正至少一个传输参数。

用于校正至少一个传输参数的方法可以例如以软件或硬件或者以软件和硬件的混合形式在各个传感器单元10中实现。

在所示实施例中，参考时钟信号rts具有2khz的频率和500μs±1％的参考周期t_ref。在所示实施例中，传感器时钟信号sts具有18mhz的频率和0.0555μs的目标周期t_sts_soll。由此，为了检测传感器单元10的传感器时钟信号sts相对于控制单元30的参考时钟信号rts的偏差delta_t，根据等式(1)计算该偏差delta_t。

delta_t＝t_ref-n*t_sts,n＝t_ref/t_sts_soll(1)

对于以上给出的值，得到因子n的值为9000。在另一步骤中，根据传感器时钟信号sts和参考时钟信号rts的偏差delta_t，在相应的传感器单元10中在数据传输之前进行基于psi5标准的发送开始时间点t_ns和位宽t_bit的按比例适配。通过这种方式，即使在所示实施例中传感器单元10的传感器时钟信号sts可能偏离标称情况高达±10％，也不会在psi5传输总线上出现数据冲突。传感器时钟信号sts的典型公差在整个使用寿命内为±3.5％。根据psi5标准，各个传感器单元10中传感器时钟信号sts的偏差的允许上限为±5％。在所示实施例中，用于校正至少一个传输参数的范围以±0％的偏差delta_t开始并且以约±10％的偏差delta_t结束。这也相应于图3至图5所示的接受窗口af，其中相应的传感器单元10将控制单元30的第二同步脉冲sp2视为有效。偏差delta_t的外部极限±10％由根据psi5标准所允许的传感器时钟信号sts的公差±5％、参考时钟信号rts的公差±1％和在此为±4％的安全裕量得出。安全裕量被选择为使得向安全气囊算法中的数据传输不会导致触发时间的任何明显偏差。

在本发明的范畴内，发送开始时间点t_ns和位宽t_bit的适配不是突然进行的，而是借助于慢速控制功能。这种慢速控制功能的优点在于，发送开始时间点t_ns和位宽t_bit的适配是缓慢而不是突然进行的。因此，数据传输变得更加稳定。为了使在传感器单元10的第一初始化阶段之内建立控制功能从而在第二初始化阶段中已经确保传感器状态数据的无错数据传输，在第一初始化阶段中将最小控制速度设置为至少60％/s。在此，第一初始化阶段持续至少50ms。在接通约10ms之后，控制单元30开始参考时钟信号rts的传输。对于参考时钟信号rts的建立还设置有另外的5ms。因此，在第一初始化阶段中，仍然提供有35ms或70个同步脉冲sp1、sp2用于建立控制功能。以2％/0.035s的最低控制率将得到57.1％/s的控制率。

在传感器时钟信号sts的最大允许偏差delta_t为5％的情况下，控制率为57.1％/s*1.05％＝60.0％/s。在第一初始化阶段之后，用于发送开始时间点t_ns和位宽t_bit的控制功能更缓慢地运行。为此，可以将不同的控制率rr存储在未详细示出的存储器中。对于所示实施例，例如存储了以下控制率rr的值：±0.0625％/s、±0.03215％/s、±0.125％/s、±0.25％/s、±0.5％/s、±1％/s、±2％/s、±4％/s。

借助于校正因子kf在可设定的量级中使至少一个传输参数或发送开始时间点t_ns和位宽t_bit适配于所确定的偏差delta_t。这意味着，随着时间变化根据所设置的控制率rr作为量级得出校正因子kf(kf＝∑rr)。在此，如果所确定的偏差delta_t大于例如为0的预定目标值，则以所设置的控制率rr减小校正因子kf。如果所确定的偏差delta_t小于预定目标值，则以控制率rr增大校正因子kf。如果所确定的偏差delta_t等于预定目标值，则校正因子kf不变并且保持恒定。

校正因子kf根据等式(2)被应用于发送开始时间点t_ns并且根据等式(3)被应用于位宽t_bit。

t_ns,kf＝(kf*t_ns)+t_ns(2)

t_bit,kf＝(kf*t_bit)+t_bit(3)

在所示实施例中，用于校正至少一个传输参数的装置20包括计数器24，其对传感器时钟信号sts的脉冲进行计数。下面将参考图3至图5说明图2的用于校正至少一个传输参数的装置20的工作原理。振荡器监控器22在其接收参考时钟信号rts的第一同步脉冲sp1的开始时间点t_start、t_start”启动计数器24。振荡器监控器22在其接收随后的第二同步脉冲sp2、sp2’、sp2”的停止时间点t_stop、t_stop’、t_stop”终止计数器24。然后，振荡器监控器22读取计数器24的计数器读数zs，并将其与目标计数器读数zs_soll进行比较，该目标计数器读数zs_soll由传感器时钟信号sts的参考周期t_ref与目标周期t_sts_soll的比率计算得出。以上述值得出目标计数器读数zs_soll为9000。由此，基于目标计数器读数zs_soll和当前计数器读数zs的比较，振荡器监控器22可以根据等式(4)确定传感器时钟信号sts的当前周期t_sts与目标周期t_sts_soll的偏差delta_t。

delta_t＝(zs_soll-zs)*t_sts_soll(4)

振荡器监控器22基于偏差delta_t的预定公差范围±10％来计算接受窗口af，该接受窗口向下受到在此为8100的第一计数器读数zs_min的限制，并且向上受到在此为9900的第二计数器读数zs_max的限制。如果所读取的当前计数器读数zs在接受窗口af内，则振荡器监控器22基于所确定的偏差delta_t来校正至少一个传输参数。

如由图3进一步可见，振荡器监控器22在开始时间点t_start接收第一同步脉冲sp1并启动计数器24。在停止时间点t_stop，振荡器监控器22接收在接受窗口af之内的第二同步脉冲sp2。这意味着所读取的当前计数器读数zs介于在此为8100的第一计数器读数zs_min和在此为9900的第二计数器读数zs_max之间。因此，振荡器监控器22将两个同步脉冲sp1、sp2解读为有效的同步脉冲对。因此，振荡器监控器22将校正因子kf适配于所确定的偏差delta_t，并且利用调节后的校正因子kf校正至少一个传输参数。另外，振荡器监控器22将第二同步脉冲sp2解读为新的第一同步脉冲sp1，并且当所读取的当前计数器读数zs在接受窗口af内时重新启动计数器24。因为图3示出了偏差delta_t为0的最优状态，所以所读取的当前计数器读数zs相应于目标计数器读数zs_soll，从而所使用的校正因子kf保持恒定。

如由图4进一步可见，振荡器监控器22在开始时间点t_start接收第一同步脉冲sp1并启动计数器24。在停止时间点t_stop’，振荡器监控器22接收在接受窗口af之外的第二同步脉冲sp2’。在根据图4的图示中，所读取的计数器读数zs低于在此为8100的第一计数器读数zs_min。因此，振荡器监控器22将第二同步脉冲sp2’解读为干扰脉冲，并且将两个同步脉冲sp1、sp2’解读为无效的同步脉冲对。由于其在该情况下为干扰脉冲，因此其将被振荡器监控器22忽略，并且不会进行校正因子kf的适配，也不会对至少一个传输参数进行校正。另外，在第二同步脉冲sp2’之后不会有数据发送给控制单元30。

如由图5进一步可见，振荡器监控器22在开始时间点t_start接收第一同步脉冲sp1并启动计数器24。在停止时间点t_stop”，振荡器监控器22在接受窗口af之外接收第二同步脉冲sp2”。在根据图5的图示中，所读取的计数器读数zs高于在此为9900的第二计数器读数zs_max。在这种情况下，所接收的第二同步脉冲sp2”被振荡器监控器22接受。然而，振荡器监控器22将第二同步脉冲sp2”解读为新的第一同步脉冲sp1。这意味着第二同步脉冲sp2”用作参考时钟测量的或传感器单元10中计数器24的新的开始时间点t_start。然而，已经存在的校正因子kf保持不变，并且振荡器监控器22利用已经存在的校正因子kf进行至少一个传输参数的校正。

本发明的实施方式提供的另一优点在于，数据传输对于外部emc干扰的鲁棒性更好。最后，在有emc干扰的情况下不应进行校正因子的调节。