DE19601835B4

DE19601835B4 - A method of monitoring a serial transmission of digital data messages between mutually communicating signal processing devices

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.Method for monitoring a serial transmission of digital data messages on at least one data line between mutually communicating signal processing devices, in particular a motor vehicle in which the signal processing device operating as a transmitter reads back the transmitted data message and sends out a test signal to the signal processing devices operating as receiver as a function of error checking of the data message, characterized in that the test signal (S _test ) is compared with at least one reference _voltage (U _ref ) in the working as a receiver signal processing equipment (T2, T3) and depending on this comparison, a status signal (S _status ) is formed.

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.The The invention relates to a method for the serial transmission of digital data messages on at least one data line between communicating with each other Signal processing equipment, in particular a motor vehicle, in which the signal processing device operating as a transmitter, the sent Read back the data message and depending an error check the data message is a test signal to those as recipients sending out working signal processing equipment.

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.at the data transmission between the most diverse signal processing devices of a motor vehicle, such as ignition, Injection, brake or transmission control units, but also in the signal processing equipment of Comfort electronics, it may be due to vehicle as well as external sources of interference, like transmitting and receiving systems of the mobile radio network, by superposition the transmission data with RF interference as well as by system short circuits or interruptions Distortions of the transmitted Data is coming. This transmission error have to to avoid a faulty control as well as an overload individual system components detected and appropriate countermeasures to be hit. Each signal processing device must therefore recognize data corruption on its own and depending on the type of fault by retransmission or by switching off any defective circuit parts a clear communication situation maintained.

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.to warranty a flawless communication between different electronic ECUs despite unavoidable disturbances in the network it is known that the authorized as a transmitter Signal processing or control unit transmitted data message back reads, performs an error detection algorithm and in dependence the result is a test signal consisting of one or more bits to those as receivers sends working signal processing or control devices, which in turn the Test signal interpreted and detects an error if necessary. Can be problematic during this procedure the transmission be incident RF interference, the the test signal distort.

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.From the post-published German Patent Application P 44 21 083 A1 a method for monitoring a serial transmission of digital data on a one-wire multiplex connection between mutually communicating signal processing devices is known in which both the transmitter authorized as control unit and the operating as a receiver controllers checks the entire data message for any existing transmission errors. Because the controllers operating as receivers do not know the data message sent, so do not know if a data level 0 or 1 has been sent, the received data message is compared with several reference voltage limits in these controllers. For the detection of a high-frequency interference is thereby both a reference voltage limit above the Nutzlegel 1 as well as a reference voltage limit below the useful level 0 needed. A short circuit detection on the data line is performed by means of a reference voltage limit within the useful level range. In order to be able to compare the data message with the corresponding reference voltage limits, a plurality of comparator circuits, for example comparators, are required in the signal processing devices.

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.From the DE 38 26 774 A1 a method for monitoring a bus line for error conditions by a window comparator is known, wherein at bus levels outside a predetermined range, a control signal is given to an emergency running circuit.

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.The The object of the invention is a method for monitoring a serial transmission to provide a data message between mutually communicating signal processing devices, that one secure detection of transmission errors guaranteed in which, however, the cost of electronic components low can be held.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.The The object is solved by the features of the claim. advantageous Further developments are shown in the subclaims.

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.According to the invention is provided in the generic method that only the working of the transmitter signal processing device test signals in the working as a receiver signal processing devices with at least one reference voltage voltage is compared and depending on this comparison, a status signal for the state of the transmitted data messages is formed. Advantageously, the level of the reference voltage is outside the level range of the test signal, ie above the level 1 or below the level 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.According to one Development of the invention is the level of the reference voltage such determined that he a distance from the required level of the test signal, the smaller or equal to half the distance between the levels of the test signal.

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.The test signal can ge both on a separate test line and on the data line together with the data message, for example as a check bit. During the error check of such a check bit, the error-identifying level of the check bit is always compared with the reference voltage with the aid of the reference voltage. This has the significant advantage that when a corrupted by a high-frequency interference error message through the check this error message can also be clearly identified.

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.Advantageously, to the level of the reference voltage above the digital level 1 determined when this level of the check bit is defined as the error-indicating level and below the digital level 0 set when the level 0 the check bit is defined as the error-identifying level.

Der Vergleich des Prüfsignals mit der Referenzspannung kann sowohl kontinuierlich als auch zu definierten Abtastzeitpunkten über die Zeitdauer eines Bits erfolgen.Of the Comparison of the test signal with the reference voltage can be both continuous and too defined Sampling times via the duration of a bit take place.

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.by virtue of the method according to the invention Each received signal processing device is capable of error-related changes the test signal independent to recognize and depending on type of fault through retransmission, Non-evaluation of the received data message or by switching off possibly defective circuit parts a clear communication situation maintain.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:following the invention will be described in more detail with reference to an embodiment. The associated Drawings show:

1 eine Schaltungsanordnung zur Fehlerbewertung auf einen vorliegenden Hochfrequenzstörpegel und 1 a circuit for error evaluation to a present high frequency noise level and

2 ein Spannungs-Zeitdiagramm bei Vorliegen einer Hochfrequenzstörung. 2 a voltage-time diagram in the presence of a radio frequency interference.

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.In 1 schematically a network for communication of various electronic signal processing devices T1 to T3 via a single logical data line D is shown. Typical signal processing devices in which the invention can be used are, for example, control devices for motor vehicles, such as ignition, injection, brake or transmission control devices, but also the control devices of the comfort electronics of the motor vehicle. According to the embodiment, the logical data line D via which the individual signal processing devices T1 to T3 receive their data messages N from other signal processing devices or send them to themselves, in the idle state to level 1 (High) kept. Each transmission begins with the transmission of a start bit 0 (Low) and a synchronization signal to which all receivers synchronize. If there is a send request in a plurality of signal processing devices T1 to T3, the line access is granted to the transmitting signal processing device T1 whose information has the highest priority in an abitration phase.

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 the case of data transmission in a network, disruptions in the network itself, such as short circuits or line interruptions, but also high-frequency fields in the vicinity of the network, can lead to data corruption which can lead to malfunctions. Mechanisms must therefore be provided which reliably detect these signal distortions and, depending on the type of failure, in any case maintain a clear communication situation. This is done according to the invention in that the operating as a transmitter signal processing device T1 its transmitted data message N read back and they in a comparator K1 with a within the Nutzpegelbereich 0 . 1 lying reference voltage U ₁ , which in the exemplary embodiment about 50% of the useful level 1 is. Since the signal processing device T1 knows the remote data message N, if the reference voltage U _{1 is} exceeded or fallen short of by the transmitted level of the data message N, a radio-frequency interference as well as a short circuit or an interruption can be detected.

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.Depending on the comparison of the data message N with the reference voltage U ₁ , the signal processing device T1 forms a test signal S _test , which is a check bit in the embodiment, and sends this via the test line L to the working as a receiver signal processing devices T2 and T3, after detecting a Error initiate appropriate measures. For the transmission of the test signal S _test several options are available. Once the test signal can be sent together with the data message N, for example as the last part of the data message on the data line D or on the other hand on a separate test line L to the signal processing equipment. However, during the transmission of the check bit this can be falsified by auftrefende interference, so that it is not certain that the addressed signal processing device T2 or T3 receives the actual transmitted level of the test signal S _test . For this reason, in the signal processing devices T2 and T3 operating as receivers, the test signal S _{test is} compared with a reference _voltage U _ref in a comparator K2 and a status signal S _status for the test signal is formed and fed to an evaluation device A.

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.Since both the data line D and the test line L retired always the level 1 leads, it makes sense the error-indicating level of the test signal S _test also with 1 Set (high) accordingly, the level signals 0 (Low) of the test signal that the transmitted data message N is not corrupted. To ensure that an erroneous level 1 not by perturbing high-frequency noise as a level 0 That is, the received data message N is OK, it is detected, the reference voltage is above the level 1 (High), preferably it is about 150% of the level 1 ,

In 2 ist der Spannungs-Zeit-Verlauf des störspannungsbehafteten Prüfbits S_prüf und der Referenzspannung U_ref zur näheren Erläuterung dargestellt.In 2 is the voltage-time curve of the spurious-biased check bit S _test and the reference voltage U _{ref shown} for further explanation.

T1T1: SignalverarbeitungsgerätSignal processing device
T2T2: SignalverarbeitungsgerätSignal processing device
T3T3: SignalverarbeitungsgerätSignal processing device
DD: Datenleitungdata line
LL: PrüfleitungTest lead
NN: Datennachrichtdata message
0,10.1: Pegellevel
U₁ U ₁: Referenzspannungreference voltage
U_ref U _ref: Referenzspannungreference voltage
S_prüf S _test: Prüfsignaltest signal
K1,K2K1, K2: Komparator comparator

Claims

Method for monitoring a serial transmission of digital data messages on at least one data line between mutually communicating signal processing devices, in particular a motor vehicle in which the signal processing device operating as a transmitter reads back the transmitted data message and sends out a test signal to the signal processing devices operating as receiver as a function of error checking of the data message, characterized in that the test signal (S _test ) is compared with at least one reference _voltage (U _ref ) in the working as a receiver signal processing equipment (T2, T3) and depending on this comparison, a status signal (S _status ) is formed.

Method according to Claim 1, characterized in that the level of the reference voltage (U _ref ) is outside the level range ( 0 . 1 ) of the test signal is.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the level of the reference voltage (U _ref ) is at a distance from the levels ( 0 . 1 ) which is less than or equal to half the decency between the levels ( 0 . 1 ).

A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the test signal (S _test) on a test line (L) is sent.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the test signal (S _test ) is sent with the data message (N) on the data line (D).

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the test signal (S _test ) is a single test bit.

Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the level of the reference voltage (U _ref ) is above the level ( 1 ), when the level ( 1 ) of the test signal (S _test ) is defined as the error-indicating level.

Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the level of the reference voltage (U _ref ) is below the level ( 0 ), when the level ( 0 ) of the test signal (S _test ) is defined as the error-indicating level.

Method according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the comparison of the test signal (S _test ) with the reference _voltage (U _ref ) takes place continuously.

Method according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the comparison of the test signal (S _test ) with the reference _voltage (U _ref ) takes place at defined sampling instants within the time duration of one bit.