Titel

Verfahren, Sensormodul und System zur Datenübertragung Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus Druckschrift DE 102009001617 A1 ist ein Sensormodul für ein Fahrzeugsicherheitssystem sowie ein Verfahren zum Betätigen eines solchen Sensormoduls für ein Fahrzeugsicherheitssystem bekannt, wobei Daten von wenigstens einem Sender des Sensormoduls drahtlos in Abhängigkeit von einem Sensorsignal versendet werden. Das Sensorsignal wird an einen Analog-Digital-Wandler innerhalb oder außerhalb eines Mikrocontrollers zur Digitalisierung des Sensorsignals übertragen. Der Mikrocontroller speichert die digitalisierten Sensorsignale in einem Ringpuffer ab und überträgt die Daten aus dem Ringpuffer über einen Transceiver über Funksignale an einen weiteren Transceiver eines Steuergeräts, wenn Fahrzeuggrößen wie die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Ereignisse wie ein Blockieren der Räder oder ein Schlupf dies anzeigen.

In herkömmlichen Sensorsystemen, die ein Sensorelement, eine Auswerteschaltung (ASIC) und eine Anwendungseinheit (μθ) aufweisen, werden sog. Interrupts zur Steuerung von Ereignissen verwendet. Dabei wird in der Auswerteschaltung die Datenverarbeitung von z.B. Beschleunigungs- oder Drehratensignalen durchgeführt und beim Eintreten bestimmter Bedingungen ein Interrupt an die Anwendungseinheit gegeben. Dieser Interrupt erfolgt über einen dafür vorgesehenen Interrupt-Ausgang am Sensorelement bzw. an der Auswerteschaltung. Die Anwendungseinheit wird durch den Interrupt aufgeweckt und startet das Auslesen der Sensordaten. Durch die Berechnung der Interrupts in der Auswerteschaltung statt in der Anwendungseinheit ist eine Stromeinsparung möglich, sodass die Anwendungseinheit für andere Aufgaben eingesetzt werden kann (statt sehr oft die Sensordaten auszulesen, obwohl z.B. keine Bewegung stattfindet). Durch die Verwendung von einem Ringspeicher (First in, first out buffer) in der Auswerteschaltung ist es möglich, dass die Anwendungseinheit die Sensordaten im Ring- Speicher mit einer vergleichsweise geringen Datenrate päckchenweise ausliest.

Wird beispielsweise ein Interrupt erzeugt (getriggert) und die Anwendungseinheit wacht auf, sind oft sowohl die Sensordaten vor dem Interruptereignis als auch nach dem Interruptereignis interessant. Dazu ist es herkömmlicherweise nachteilig notwendig, dass die im Ringspeicher gespeicherten Sensordaten zusätzlich nochmals durch die Anwendungseinheit ausgewertet werden müssen.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren, das erfindungsgemäße Sensormodul und das erfindungsgemäße System gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Interrupt- und/oder Ereignisinformationen an die Anwendungseinheit zusätzlich zu den Sensordaten übertragen werden, wodurch eine zusätzliche Auswertung der Sensordaten durch die Anwendungseinheit nicht mehr notwendig ist, wodurch vorteilhaft die Rechenzeit der Anwendungseinheit reduziert werden kann, sodass eine vergleichsweise erhebliche Energieeinsparung erreichbar ist. So ist beispielsweise vorteilhaft möglich, dass die Ereignisinformationen durch die Anwendungseinheit nur addiert werden und Berechnungen der Anwendungseinheit weitgehend entfallen können. Erreicht werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur

Übertragung eines Datenelements von einem Sensordaten erzeugenden Sensormodul zu einer Anwendungseinheit, wobei das Datenelement in einem Ringspeicher im Sensormodul gespeichert wird, wobei in einer Auswerteschaltung aus den Sensordaten eine korrespondierende Ereignisinformation erzeugt wird, wobei das Datenelement die Sensordaten und die Ereignisinformation umfasst, wobei das Datenelement auf Anforderung der Anwendungseinheit vom Ringspeicher an die Anwendungseinheit übertragen wird.

Unter einem Sensormodul ist vorliegend eine bauliche Einheit wie ein Drehzahlfühler, ein Beschleunigungssensor, ein Drehratensensor, ein Luftdrucksensor, ein Magnetsensor oder ein Körperschallsensor zu verstehen. Das Sensormodul kann dabei das eigentliche Sensorelement und üblicherweise noch ein ASIC, ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, oder einen programmierbaren Baustein, wie einen Mikrocontroller oder Mikroprozessor, aufweisen, der eine Vorverarbeitung der Sensorsignale durchführt. Das Sensormodul ist dabei eine abgeschlossene bauliche Einheit. Lediglich Verbindungsmittel zum Einbauort sind vorgesehen.

Bei dem Datenelement handelt es sich beispielsweise um Datentelegramme, in denen die eigentlichen Sensorwerte untergebracht sind. Das Sensorsignal reprä- sentiert die Sensorwerte, die das Sensorelement abgibt. Dieses Datentelegramm kann neben den Nutzdaten, beispielsweise den Sensorwerten, auch weitere Daten wie Identifizierungsdaten oder zusätzliche Daten zur Fehlerkorrektur aufweisen. Erfindungsgemäß weist das Datenelement zusätzliche zu den Sensorwerten eine Ereignisinformation (oder im Folgenden auch Eventinformation genannt) auf. Die Ereignisinformation ist beispielsweise eine Information über die getrig- gerte Sensorachse, das Vorzeichen der Beschleunigung, über die Art eines Interrupts (z.B. Portrait/Landscape Umschaltung, Shake, Pedometer Schrittanzahl), über die Art der überschrittenen Schwelle und/oder Tip/TipTap/3x Tip.

Unter einem Ringspeicher (entspricht einem First in, first out (Fifo) Puffer) versteht man einen Speicher, der Daten kontinuierlich in einem gewissen Zeitraum speichert und diese nach dem Ablaufen einer vorgegebenen Zeit wieder überschreibt, um den Speicherplatz für neue Daten wieder freizugeben.

Es ist weiterhin vorteilhaft, dass der Ringspeicher und der ASIC auf einem integrierten Schaltkreis angeordnet sind. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise und reduziert den Platzbedarf des Sensormoduls. Auch kann so die Zuverlässigkeit erhöht werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Datenelement eine erste Datenwortlänge aufweist, wobei die Sensordaten eine zweite Daten- wortlänge aufweisen, wobei die erste Datenwortlänge größer ist als die zweite Datenwortlänge, wobei die Differenzwortlänge zwischen der ersten Datenwort- länge und der zweiten Datenwortlänge für die Speicherung der Ereignisinformation verwendet wird. Bei herkömmlichen 16 Bit-Sensoren beträgt die erste Datenwortlänge dementsprechend 16 Bits. Werden beispielsweise nur 8 Bits oder 12 Bits für die Übertragung der Sensordaten benötigt, so beträgt die Differenzwortlänge 8 Bits bzw. 4 Bits, sodass diese Differenzwortlänge für die Übertragung von 8 Bits bzw. 4 Bits der Ereignisinformation verwendet werden kann. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dass Ereignisinformationen übertragen werden können, ohne dass die Datenwortlänge vergrößert werden muss.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Datenelementen im Ringspeicher gespeichert wird, wobei die Sensordaten und die Ereignisinformationen jedes einzelnen Datenelements einem gemeinsamen Erzeugungszeitpunkt entsprechen. Es werden zu unterschiedli- chen Zeitpunkten Sensordaten und korrespondierende Ereignisinformationen erzeugt. Diese zeitpunktbezogenen Informationen werden in einem Datenelement abgelegt. Durch die Erzeugung von zeitlich aufeinanderfolgenden Informationen bzw. Datenelementen kann im Ringspeicher eine Historie an Ereignisinformationen abgelegt werden. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Mehrzahl von Datenele- menten vom Ringspeicher an die Anwendungseinheit übertragen wird. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dass die Anwendungseinheit, beispielsweise nach einem Interrupt, auf Ereignisinformationen vor und nach dem Interrupt zugreifen kann. Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sensordaten im Sensormodul durch eine integrierte Schaltung zur Ereignisinformation ausgewertet werden. Dadurch ist vorteilhaft eine vergleichsweise einfache Erzeugung der Ereignisinformation möglich. Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ringspeicher in mindestens zwei Betriebsmoden betrieben wird, wobei zwischen den zwei Betriebsmoden auf Anforderung durch die Anwendungseinheit ausgewählt wird. So ist es beispielsweise möglich, dass entweder keine Datenelemente mehr im Ringspeicher gespeichert werden, wenn der Ringspeicher gefüllt ist, oder dass das älteste Datenelement durch das jüngste Datenelement überschrieben wird. Dadurch ist vorteilhaft eine bedarfsgerechte Verwendung des Ringspeichers möglich.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Sensormodul mit einem Ringspeicher zur Speicherung eines Datenelements, wobei in einer Auswerteschaltung aus Sensordaten eine korrespondierende Ereignisinformation erzeugbar ist, wobei das Datenelement die Sensordaten und die Ereignisinformation umfasst, wobei das Datenelement auf Anforderung einer Anwendungseinheit vom Ringspeicher an die Anwendungseinheit übertragbar ist. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dass die Interrupt- und/oder Ereignisinformationen an die Anwendungseinheit zusätzlich zu den Sensordaten übertragen werden, wodurch eine zusätzliche Auswertung der Sensordaten durch die Anwendungseinheit nicht mehr notwendig ist, wodurch vorteilhaft die Rechenzeit der Anwendungseinheit reduziert werden kann, sodass eine vergleichsweise erhebliche Energieeinsparung erreichbar ist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein System mit einem Sensormodul und einer Anwendungseinheit, wobei das Sensormodul einen Ringspeicher zur Speicherung eines Datenelements aufweist, wobei in einer Auswerteschaltung aus Sensordaten eine korrespondierende Ereignisinformation erzeugbar ist, wobei das Datenelement die Sensordaten und die Ereignisinformation umfasst, wobei das Datenelement auf Anforderung der Anwendungseinheit vom Ringspeicher an die Anwendungseinheit übertragbar ist. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dass die Interrupt- und/oder Ereignisinformationen an die Anwendungseinheit zusätzlich zu den Sensordaten übertragen werden, wodurch eine zusätzliche Auswertung der Sensordaten durch die Anwendungseinheit nicht mehr notwendig ist, wodurch vorteilhaft die Rechenzeit der Anwendungseinheit reduziert werden kann, sodass eine vergleichsweise erhebliche Energieeinsparung erreichbar ist.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen

Figur 1 ein System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegen- den Erfindung,

Figur 2a, Figur 2b Datenelemente zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 3 Datenelemente zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausführungsform(en) der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

Fig. 1 zeigt ein Sensorsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Sensorsystem weist eine Anwendungseinheit (μθ) 200 und ein Sensormodul 201 auf. Das Sensormodul weist ein Sensorelement (z. B. einen Beschleunigungssensor) und eine Auswerteschaltung (ASIC) auf. In der Auswerteschaltung ASIC werden Sensordaten wie z. B. Beschleunigungswerte zu Ereignisinformationen verarbeitet. Das Sensormodul 201 weist weiterhin einen Ringpuffer (First in, First out Buffer) auf, in dem erfindungsgemäß Datenelemente gespeichert werden, die sowohl Sensordaten als auch Ereignisinformationen enthalten. Das Sensormodul 201 überträgt beispielsweise bei Auftreten eines bestimmten Ereignisses Interrupts über eine Interruptverbindung 202 an die Anwendungseinheit 200. Das Sensormodul 201 überträgt weiterhin die Datenelemente über die Datenverbindung 203 an die Anwendungseinheit 200. Erfindungsgemäß werden über die Datenverbindung 203 Datenelemente vom Sensormodul 201 an die Anwendungseinheit 200 übertragen, die sowohl Sensordaten wie z. B. Beschleunigungswerte als auch Ereignisinformationen enthalten.

Fig. 2a zeigt Datenelemente 900 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Datenelemente 900 werden vom Sensormodul 201 an die Anwendungseinheit 200 übertragen. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Da- tenelemente in 2 mal 8bit Werten übertragen, wobei ein MSB (most significant byte) und ein LSB (least significant byte) übertragen wird. Von diesen 16 Bits werden erfindungsgemäß 12 Bits für die Übertragung der Sensordaten (beispielsweise gemessene Beschleunigungswerte) genutzt und 4 Bits für die Übertragung von Ereignisinformationen verwendet. Datenelemente 100, 101 , 102 sind beispielsweise Datenelemente des X1 -Kanals eines dreikanaligen Drehratensen- sors. Datenelemente 103, 104, 105 sind beispielsweise Datenelemente des Y1 -

Kanals. Datenelemente 106, 107, 108 sind beispielsweise Datenelemente des Z1 -Kanals. Datenelemente 109, 1 10, 1 1 1 sind beispielsweise Datenelemente des X2-Kanals eines dreikanaligen Drehratensensors usw. Die Datenelemente

100, 103, 106, 109 beinhalten die Bits 0...7 des MSB (most significant byte), welches die gemessenen Sensordaten beinhaltet. Erste Datenunterelemente

101 , 104, 107, 1 10 beinhalten die Bits 8... 1 1 des LSB (least significant byte), welches die gemessenen Sensordaten beinhaltet. Zweite Datenunterelemente

102, 105, 108, 1 1 1 enthalten vier Bits, die erfindungsgemäß die Ereignisinformation kennzeichnen. Die Ereignisinformationen umfassen beispielsweise Informa- tionen bezüglich der auslösenden bzw. getriggerten Sensorachse, des Vorzeichens des gemessenen Beschleunigungswertes, der Art des Interrupts (AnyMo- tion, Portrait/Landscape, Shake, Pedometer Schrittanzahl usw.), die überschrittene (Beschleunigungs-) Schwelle, Tips und/oder Tip Taps oder neu gemessenen Daten. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist die Übertragung der Er- eignisinformationen an die Anwendungseinheit 200 ohne Erhöhung der Datenlänge in Bits möglich. Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, dass in der Anwendungseinheit 200 die Historie der (Interrupt-)Ereignisse nachvollzogen werden kann und dass die Ereignisse in der Anwendungseinheit 200 direkt verarbeitet werden können. Dadurch kann die Anwendungseinheit 200 zuordnen, welche Ereignisse vor und nach einem Interrupt aufgetreten sind, z.B. falls sich die Anwendungseinheit 200 während des Interrupts in eine Schlafphase befunden hat. Weiterhin wird vorteilhaft der Rechenaufwand in der Anwendungseinheit 200 reduziert, da die Anwendungseinheit keine zusätzlichen Sensor Statusregister auslesen muss und die Synchronität der Sensordaten zu den Ereignissen bzw. den Interrupts automatisch immer gewährleistet ist.

Im Folgenden wird beispielhaft die Funktion des Ringspeichers beschrieben. Der Ringspeicher ist ein Datenspeicher, der zeitweilig Daten behält, während sie von einem Ort zum anderen bewegt werden. Der Ringspeicher wird verwendet, um Busverkehr zwischen dem Sensormodul 201 und der Anwendungseinheit 201 zu entladen. Anstelle von ständigem Auslesen von Sensordaten, erhält die Anwen- dungseinheit 201 periodisch Datenblöcke mit im Sensormodul 200 gespeicherten Daten. Dieses führt zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs, weil die Anwendungseinheit 201zwischen dem blockweisen Lesen der Sensordaten z.B. in den Schlafmodus wechseln kann. Der Ringspeicher kann in vier Betriebsmoden verwendet werden. Im ersten Betriebsmodus (sog. bypass mode) wird nur die erste Adresse des Ringspeichers aktualisiert und überschrieben; daher ist der Ringspeicher im ersten Betriebsmodus nicht aktiv. Im zweiten Betriebsmodus (sog. FIFO mode) werden Sensordaten und optional Interruptdaten im ringspei- cher gespeichert. Ein„Wasserstands-Interrupt" kann aktiviert werden, der erzeugt wird, wenn der Ringspeicher bis zu einem konfigurierbaren Stand gefüllt ist. Der Ringspeicher wird kontinuierlich bis zum letzten Slot gefüllt; wenn der Ringspeicher voll ist, wird die Datensammlung gestoppt. Der dritte Betriebsmodus (Stream mode) ist ähnlich zum zweiten Betriebsmodus, wobei es eine Unterscheidung gibt: Wenn der Ringspeicher voll ist, wird der erste (der älteste) Frame gelöscht und die Datensammlung geht weiter. Im vierten Betriebsmodus

(Stream-to-FIFO mode) wird die Datenspeicherung vom dritten Betriebsmodus zum zweiten Betriebsmodus in Abhängigkeit eines Ereignisses umgestellt. Dieser vierte Betriebsmodus wird verwendet, wenn die Sensordaten gespeichert bleiben und von einer Anwendungsschaltung abgerufen werden sollen.

Fig. 2b zeigt Datenelemente 901 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform. Datenelemente 112, 1 13 sind beispielsweise Datenelemente des X1 -Kanals eines dreikanaligen Drehratensensors. Datenelement 1 12 weist 8 Bits auf, in denen die Sensordaten gespeichert sind. Datenelement 1 13 weist 8 Bits auf, in denen die Ereignisinformation(en) gespeichert sind. In dieser Ausführungsform können daher im Vergleich zur in Fig. 2a dargestellten Ausführungsform nicht nur 4 Bits sondern 8 Bits für die Übertragung von den Ereignisinformationen verwendet werden. Alternativ oder optional ist ein Umschaltmodus vorgesehen, mit dem zwischen der Übertragung von mehr Sensordaten und weniger Ereignisinformationen oder der Übertragung von weniger Sensordaten und mehr Ereignisinformationen umgeschaltet werden kann.

Figur 3 zeigt Datenelemente 307 gemäß einer weiteren Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein Datenelement (Frame) 307 weist Datenunterelemente 300, 301 , 302, 303, 304, 305, 306 auf. Datenun- terelement 300 weist beispielsweise das MSB der gemessen Beschleunigungswerte entlang der X-Achse eines Beschleunigungssensors auf. Datenunterelement 301 weist beispielsweise das LSB der gemessen Beschleunigungswerte entlang der X-Achse des Beschleunigungssensors auf. Datenunterelement 302 weist beispielsweise das MSB der gemessen Beschleunigungswerte entlang der Y-Achse des Beschleunigungssensors auf. Datenunterelement 303 weist beispielsweise das LSB der gemessen Beschleunigungswerte entlang der Y-Achse des Beschleunigungssensors auf. Datenunterelement 304 weist beispielsweise das MSB der gemessen Beschleunigungswerte entlang der Z-Achse des Beschleunigungssensors auf. Datenunterelement 305 weist beispielsweise das LSB der gemessen Beschleunigungswerte entlang der Z-Achse des Beschleunigungssensors auf. Datenunterelement 306 weist erfindungsgemäß Ereignisinformationen auf. Dabei handelt es sich beispielsweise um Interrupt-Status-Bits.