DE3433778A1

DE3433778A1 - Verfahren zur seriellen datenuebertragung in einem steuergeraet fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3433778A1
Application number: DE19843433778
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Küttner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-09-14
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1986-03-27
Also published as: DE3433778C2

Description

R. 19620
5.9.198U Ko/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Verfahren zur seriellen Datenübertragung in einem Steuergerät für Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur seriellen Datenübertragung in einem Steuergerät für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruches.

Aus der Druckschrift "Kombiniertes Zünd- und Benzineinsprit zsystem Motronic", Robert Bosch GmbH 1983, ist bereits ein Steuergerät für Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem ein Mikrorechner mit einer seriellen Schnittstelle eingesetzt ist (Mikrocomputer 805I). Der Mikrorechner erhält Daten über den Istzustand der Brennkraftmaschine und berechnet aus diesen Daten verschiedene Werte, um einen Sollzustand der Brennkraftmaschine einzustellen. Mit der ständig steigenden Aufgabenfülle, die der Mikrorechner übernehmen muß, werden immer häufiger die maximalen Kapazitäten des Mikrorechners erreicht. Dabei ist insbesondere die Forderung nach einer hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit verschiedener, q.uasi

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gleichzeitig auftretender Funktionen kritisch. Bei einem Steuergerät, das etwa Zündung und Einspritzung für eine fremdgezündeten Brennkraftmaschine oder etwa Mengensteuerung und Spritzbeginnregelung bei einer elektronischen Dieselregelung (EDC) steuert, ist dies mit einem einzigen Mikrorechner als zentrale Intelligenz nicht ohne hohen Aufwand und Abstriche bei der technischen Grenzwertvorgabe realisierbar. Im allgemeinen lassen sich die Aufgaben eines Steuergerätes für eine Brennkraftmaschine in relativ abgeschlossene Funktionen einteilen. Daher liegt es nahe, anstatt einer zentralen Intelligenz ein Steuergerät mit mehr als einem Mikrorechner, also dezentrale Intelligenz, einzusetzen. Dabei tritt der Fall auf, daß Daten von der Brennkraftmaschine, etwa der Kurbelwellendrehzahl, von mehreren Mikrorechnern gleichzeitig benötigt werden. Es ist unwirtschaftlich, jedem Mikrorechner einen eigenen Geber für die benötigte Information zuzuordnen. Die gleiche Lösung ist erreicht, wenn eine Kommunikation zwischen den Mikrorechnern des Steuergerätes durchgeführt werden kann, um die benötigten Daten auszutauschen. Hierbei steht man jedoch vor dem Problem, den zusätzlich benötigten Schaltungsaufwand und Programmieraufwand möglichst gering zu halten, da in einem Steuergerät für Brennkraftmaschinen der räumliche Platz und die zur Verfügung stehende Zeit für einen Programmdurchlauf äußerst knapp bemessen sind.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur seriellen Datenübertragung in einem Steuergerät für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat den Vorteil, daß lediglich eine einzige Übertra-

gungsleitung notwendig ist. Durch die Zuweisung der Steuerungsfunktionen auf einen Master-Mikrorechner ist eine besonders einfache Programmierung der seriellen Schnittstellen möglich. Die Steuerungsfunktion wird durch den Master-Mikrorechner derart ausgeführt, daß durch einmalige Übertragung eines Blockkopf-Datums oder der Adresse eines gespeicherten Blockkopf-Datums sämtliche für die Übertragung notwendige Information an den Zielmikrorechner abgegeben wird. Damit ist es auf die gleiche Weise möglich, einzelne Elementarinformationen in Form von Bits, ganzen Bytes oder auch vollständige Datenblöcke zu übertragen.

In den Unteransprüchen sind besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Durch die Übertragung zwischen den im wesentlichen selbstständig arbeitenden Mikrorechnern ist ein Betrieb des Steuergerätes möglich, ohne daß die Mikrorechner eine gemeinsame Schnittstelle mit der Brennkraftmaschine haben. Benötigt ein Mikrorechner Informationen über einen Zustand der Brennkraftmaschine, die er nicht direkt von seiner Schnittstelle zur Brennkraftmaschine erhalten kann, so fordert er sie über die serielle Datenübertragungsleitung vom jeweils anderen Mikrorechner an. Da das nächstfolgende Datum bei einer Übertragung erst dann abgesendet wird, wenn der empfangende Mikrorechner ein Quittierdatum zurückgesendet hat, kann die Übertragung durch Programmaufrufe höherer Priorität (Interrupts) unterbrochen werden, ohne daß Daten verloren gehen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung

näher erläutert. Die Figur zeigt hierfür ein Strukturbild eines Zusammenschlusses zweier Mikrorechner in einem Steuergerät für Brennkraftmaschinen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur ist ein Master-Mikrorechner 1 und ein Slave-Mikrorechner 2 über eine serielle Datenübertragungsleitung 3 miteinander verbunden. Der Master-Mikrorechner 1 ist über eine Schnittstelle k und der Slave-Mikrorechner 2 über eine Schnittstelle 5 mit einer Brennkraftmaschine 6 verbunden. Ein Hardware-Watch-Dog 7 kann vom Master-Mikrorechner 1 angesprochen werden und ist mit den Reset-Eingängen des Master-Mikrorechners 1 und des Slave-Mikrorechners 2 verbunden.

Die Zeichnung stellt ein Strukturbild eines Zusammenschlusses eines Steuergerätes mit der Brennkraftmaschine 6 dar. Das Steuergerät besteht dabei im wesentlichen aus dem Master-Mikrorechner 1 und dem Slave-Mikrorechner 2 mit den zugehörigen Peripherie-Schaltungen. Die Peripherie-Schaltungen sind im wesentlichen Ein- und Ausgabe-Ports sowie Speicher, Stromversorgung und Taktgeberschaltungen. Weiterhin sind im Steuergerät Empfangsschaltungen für die Schnittstellen k, 5 zur Brennkraftmaschine 6 sowie Leistungsendstufen enthalten. Als Empfangsschaltung ist etwa die Auswerteschaltung für das Ausgangssignal eines Drehzahlsensors anzusehen, eine Leistungsendstufe umfaßt im wesentlichen die Leistungstransistoren für die Einspritzventile der Brennkraftmaschine 6. Derartige Steuergeräte und ihr Zusammenwirken mit der von ihnen gesteuerten Brennkraftmaschine sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und zur Vereinfachung der Darstellung hier nicht näher erläutert.

Der Master-Mikrorechner 1 ist wie der Slave-Mikrorechner 2 dazu fähig, über die Datenübertragungsleitung 3
seriell Daten abzusenden und zu empfangen. Darüber hinaus "besitzt er jedoch das Vorrecht, sämtliche Steuerungsfunktionen für eine Datenübertragung über die
Datenübertragungsleitung 3 durchzuführen. Die Datenübertragung selbst besitzt folgende Eigenschaften:

- Das Steuerungsprogramm für die Datenübertragung kann jeweils bei Sender oder Empfänger verzögert oder
unterbrochen werden, wenn Programme mit höherer Priorität (Interrupt) vorrangig bearbeitet werden müssen. Die Datenübertragung wird dadurch nicht gestört.

- Der Datenaustausch erfolgt seriell in beide Richtungen mit einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von
mehr als 1 Kilobaud.

- Es können im Blockmode ganze zusammenhängende Datenblöcke auf einmal übertragen werden.

- Der Master-Mikrorechner 1 überwacht über die serielle Datenübertragungsleitung 3 den Slave-Mikrorechner 2 (Watch-Dog-Funktion).

Im normalen Betriebszustand, d.h. wenn keine Datenübertragung über die Datenübertragungsleitung 3 durchgeführt' wird , ist der Slave-Mikrorechner 2 stets empfangsbereit. Der Beginn einer Datenübertragung wird
vom Master-Mikrorechner 3 initiiert. Hierfür sendet er ein Blockkopf-Datum an den Slave-Mikrorechner 2 ab.
Das Blockkopf-Datum ist ein Informationsträger mit der Länge von 1 Byte. Jedem einzelnen Bit ist dabei eine bestimmte Information zugewiesen. So enthalten die ersten vier Bits die Anzahl der folgenden zu übertragenden nächsten Bytes, das Bit 5 signalisiert, ob eine Watch-Dog-Funktion ausgeführt wird, das Bit 6 signali-

siert, ob ein einzelnes Byte oder ob ein ganzer Datenblock übertragen vird und das Bit 7 gibt die Übertragungsrichtung an.

Nach dem Erhalt des Blockkopf-Datums sendet der Slav-e-Mikrorechner 2 über die serielle Datenübertragungsleitung 3 ein Quittierdatum zurück, das anzeigt, daß korrekt empfangen wurde. Daraufhin sendet der Master-Mikro rechner 1 die folgenden Daten. Da der jeweilige Empfänger wartet, bis nach einer Übertragung ein Quittierdatum zurückgesendet wird, können die Schnittstellenprogramme durch Interrupts, etwa von der Brennkraftmaschine 6, unterbrochen werden, ohne daß Daten verloren gehen.

Bei gesetzter Watch-Dog-Funktion (Bit 5 des Blockkopf-Datums) wartet der Master-Mikrorechner 1 lediglich darauf, ob der Slave-Mikrorechner 2 ein Quittierdatum zurücksendet. Dauert die Reaktionszeit des Slave-Mikrorechners 2 langer als 35 Millisekunden, so wird der Hardware-Watch-Dog 7 angesprochen, der daraufhin Master-Mikrorechner 1 und Slave-Mikrorechner 2 gleichzeitig zurücksetzt.

Selbstverständlich ist-die Erfindung nicht auf das hier gewählte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist durchaus möglich, daß die Mikrorechner mit einer anderen Schnittstellenkonfiguration verbunden sind, beispielsweise mit je einer getrennten Sende- und Empfangsleitung. Durch Zwischenspeichertechniken wird die zeitliche Belastung der Mikrorechner durch die relativ langsame Datenübertragungsrate erheblich vermindert. Darüber hinaus können damit bekannte Verfahren zur Feh"-lererkennung und Fehlerkorrektur auf den Inhalt der Zwischenspeicher angewandt werden.

Claims

R. 19620

5.9.198ii- Ko/Pi .

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Ansprüche

1 .) Verfahren zur seriellen Datenübertragung in einem ^■Steuergerät für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem Mikrorechner mit wenigstens einer seriellen Schnittstelle, der Daten über einen Istzustand von der Brennkraftmaschine erhält und Daten für einen Sollzustand zur Brennkraftmaschine überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Mikrorechner mit jeweils wenigstens einer seriellen Schnittstelle über eine Übertragungsleitung die Datenübertragung durchführen, daß ein Mikrorechner als Master-Mikrorechner für die Datenübertragung Steuerungsfunktionen übernimmt und daß zu Beginn der Datenübertragung der Master-Mikrorechner ein Blockkopf-Datum oder eine Adresse eines Blockkopf-Datums über die Übertragungsleitung aussendet, das wenigstens eine Information über die Übertragungsrichtung, die Herkunftsadresse, die Zieladresse oder die Länge der zu übertragenden Daten enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Mikrorechner keine gemeinsame Schnittstelle mit der Brennkraftmaschine benutzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Datenübertragung in die eine Übertragungsrichtung ein Quittierdatum in die andere Übertragungsrichtung übertragen wird.

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h. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Master-Mikrorechner eine Rücksetzung wenigstens des angesprochenen Mikrorechners veranlaßt, wenn eine vorgegebene Zeit nach einer Datenübertragung kein Quittierdatum zurückgesendet wird.

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der sendende Mikrorechner wenigstens ein abzusendendes Datum vor der Datenübertragung in einem Zwischenspeicher ablegt und daß danach der Inhalt des Zwischenspeichers übertragen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der empfangende Mikrorechner wenigstens ein empfangenes Datum nach der Datenübertragung in einem Zwischenspeicher ablegt und daß danach der Inhalt des Zwischenspeichers an einer Zieladresse abgelegt wird.