DE3433778A1

DE3433778A1 - Method for serial data transmission in a control device for internal combustion engines

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

Abstract

A method for serial data transmission in a control device for internal combustion engines is proposed which contains at least two microcomputers (1, 2). The microcomputers are connected via a serial data transmission line (3) via which they exchange data which they cannot receive via their own interfaces (4, 5) to the internal combustion engine (6). A microcomputer (1) assumes control functions which are represented in a special block head data item. <IMAGE>

Description

R. 19620
5.9.198U Ko/PiR. 19620
5.9.198U Ko / Pi

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Verfahren zur seriellen Datenübertragung in einem Steuergerät für Brennkraftmaschinen Method for serial data transmission in a control unit for internal combustion engines

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur seriellen Datenübertragung in einem Steuergerät für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruches.The invention is based on a method for serial data transmission in a control device for internal combustion engines according to the genre of the main claim.

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.uasiFrom the publication "Combined ignition and gasoline injection system Motronic", Robert Bosch GmbH 1983, is already a control device for internal combustion engines is known in which a microcomputer with a serial interface is used (microcomputer 805I). The microcomputer receives data on the actual state of the internal combustion engine and calculates various values from these data in order to obtain a target state of the internal combustion engine to adjust. With the ever-increasing number of tasks, which the microcomputer has to take over, the maximum capacities of the microcomputer are reached more and more frequently. In particular, the requirement for a high processing speed of various, 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.simultaneously occurring functions critical. In the case of a control unit that is responsible for ignition and injection for an externally ignited internal combustion engine or quantity control and the start of injection control in an electronic diesel control (EDC) controls, this is with a single microcomputer as the central intelligence, not without great effort and compromises in technical terms Limit value specification can be implemented. In general, the tasks of a control device for a Divide internal combustion engine into relatively closed functions. So it stands to reason, rather than one central intelligence to use a control device with more than one microcomputer, i.e. decentralized intelligence. The case occurs that data from the internal combustion engine, such as the crankshaft speed, from several microcomputers are required at the same time. It is uneconomical to have its own for each microcomputer Assign the encoder for the required information. The same solution is achieved when there is a communication between the microcomputers of the control unit can be carried out to get the required data to exchange. Here, however, one faces the problem of the additional circuit complexity required and To keep programming effort as low as possible, because in a control unit for internal combustion engines the spatial space and the time available for a program run are extremely tight.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

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-The method according to the invention for serial data transmission in a control unit for internal combustion engines with the characterizing features of the main claim has the advantage that only a single transmission

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.management is necessary. By assigning the control functions to a master microcomputer a particularly simple programming of the serial interfaces is possible. The control function will executed by the master microcomputer in such a way that a single transmission of a block header data or the address of a stored block header data, all information necessary for the transmission is delivered to the target microcomputer. It is thus possible in the same way to display individual elementary information in the form of bits, whole bytes or complete data blocks.

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.The subclaims contain particularly advantageous refinements specified of the invention. Through the transfer between the essentially self-employed Microcomputers, the control device can be operated without the microcomputers having a common Have interface with the internal combustion engine. Does a microcomputer need information about a state of the internal combustion engine, which it does not receive directly from its interface to the internal combustion engine can, he requests it from the other microcomputer via the serial data transmission line. There the next date in a transmission is only sent when the receiving microcomputer has sent back an acknowledgment date, the transmission can be carried out with higher priority program calls (Interrupts) can be interrupted without data being lost.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden BeschreibungAn embodiment of the invention is shown in the drawing and in the following description

näher erläutert. Die Figur zeigt hierfür ein Strukturbild eines Zusammenschlusses zweier Mikrorechner in einem Steuergerät für Brennkraftmaschinen.explained in more detail. For this purpose, the figure shows a structural diagram of a combination of two microcomputers in one Control unit for internal combustion engines.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

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.In the figure, a master microcomputer 1 and a slave microcomputer 2 are connected to one another via a serial data transmission line 3. The master microcomputer 1 is connected to an internal combustion engine 6 via an interface k and the slave microcomputer 2 via an interface 5. A hardware watch dog 7 can be addressed by the master microcomputer 1 and is connected to the reset inputs of the master microcomputer 1 and the slave microcomputer 2.

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.The drawing shows a structural diagram of a connection between a control device and the internal combustion engine 6. The control device consists essentially of the master microcomputer 1 and the slave microcomputer 2 with the associated peripheral circuits. The peripheral circuits are essentially input and output ports as well as memory, power supply and clock circuits. Furthermore, the control unit contains receiving circuits for the interfaces k, 5 to the internal combustion engine 6 and power output stages. The evaluation circuit for the output signal of a speed sensor is to be regarded as the receiving circuit, a power output stage essentially comprises the power transistors for the injection valves of the internal combustion engine 6. Such control devices and their interaction with the internal combustion engine they control are already known from the prior art and to simplify the Representation not explained in detail here.

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:Like the slave microcomputer 2, the master microcomputer 1 is able to use the data transmission line 3
to send and receive data serially. In addition, however, "he has the privilege to use all control functions for data transmission via the
Carry out data transmission line 3. The data transmission itself has the following properties:

- 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.- The control program for the data transmission can be delayed or delayed at the sender or receiver
interrupted if programs with a higher priority (interrupt) have to be processed with priority. This does not interfere with data transmission.

- Der Datenaustausch erfolgt seriell in beide Richtungen mit einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von
mehr als 1 Kilobaud.- The data exchange takes place serially in both directions with a data transmission speed of
more than 1 kilobaud.

- Es können im Blockmode ganze zusammenhängende Datenblöcke auf einmal übertragen werden.- Whole contiguous data blocks can be transmitted at once in block mode.

- Der Master-Mikrorechner 1 überwacht über die serielle Datenübertragungsleitung 3 den Slave-Mikrorechner 2 (Watch-Dog-Funktion).The master microcomputer 1 monitors the slave microcomputer via the serial data transmission line 3 2 (watch dog function).

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-In the normal operating state, ie when no data transmission is carried out via the data transmission line 3, the slave microcomputer 2 is always ready to receive. The start of a data transmission is
initiated by the master microcomputer 3. For this purpose, it sends a block header data to the slave microcomputer 2.
The block header data is an information carrier with a length of 1 byte. Certain information is assigned to each individual bit. The first four bits contain the number of the next bytes to be transmitted, bit 5 signals whether a watchdog function is being carried out, bit 6 signals whether

siert, ob ein einzelnes Byte oder ob ein ganzer Datenblock übertragen vird und das Bit 7 gibt die Übertragungsrichtung an.determines whether a single byte or an entire data block is being transmitted and bit 7 indicates the direction of transmission at.

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.After receiving the block header date, the slave-e microcomputer sends 2 returns an acknowledgment date via the serial data transmission line 3, which indicates that it is correct was received. The master microcomputer 1 then sends the following data. Because the respective recipient waits until an acknowledgment date is returned after a transfer, the interface programs can can be interrupted by interrupts, for example from the internal combustion engine 6, without data being lost walk.

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.With the watchdog function set (bit 5 of the block header data) the master microcomputer 1 only waits for the slave microcomputer 2 to return an acknowledgment date. If the reaction time of the slave microcomputer 2 lasts longer than 35 milliseconds, the Hardware watch dog 7 addressed, then the master microcomputer 1 and slave microcomputer 2 at the same time resets.

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.Of course, the invention is not limited to that here selected embodiment is limited. It is entirely possible that the microcomputer is using a different one Interface configuration are connected, for example with a separate transmit and receive line each. The temporary load on the microcomputers is reduced by the temporary storage technology slow data transfer rate significantly reduced. In addition, known methods for fault detection can be used with it and applying error correction to the contents of the buffers.

Claims

R. 19620

5.9.198ii- Ko / Pi.

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Expectations

1. ) Method for serial data transmission in a ^ ■ control unit for internal combustion engines with at least one microcomputer with at least one serial interface that receives data on an actual state from the internal combustion engine and transmits data for a target state to the internal combustion engine, characterized in that at least two microcomputers with at least one serial interface in each case carry out the data transmission via a transmission line, that a microcomputer takes over control functions as the master microcomputer for the data transmission and that at the beginning of the data transmission the master microcomputer sends a block header datum or an address of a block header datum over the transmission line, which contains at least one piece of information about the direction of transmission, the source address, the destination address or the length of the data to be transmitted.

2. The method according to claim 1, characterized in that the at least two microcomputers do not have a common Use interface with the internal combustion engine.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after each data transmission in the one Transmission direction an acknowledgment data is transmitted in the other transmission direction.

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3Λ33778

H. Method according to Claim 3, characterized in that the master microcomputer causes at least the addressed microcomputer to be reset if no acknowledgment date is returned for a predetermined time after a data transmission.

5 · Method according to one of the preceding claims, characterized in characterized in that the sending microcomputer at least a date to be sent is stored in a buffer memory before the data transmission and that afterwards the content of the buffer is transferred.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the receiving microcomputer stores at least one received date after the data transmission in a buffer and that afterwards the Content of the buffer is stored at a target address.