多通道传感器单元和相应的运行方法 |
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| 申请号 | CN201380013573.1 | 申请日 | 2013-03-04 | 公开(公告)号 | CN104169133B | 公开(公告)日 | 2017-09-12 |
| 申请人 | 罗伯特·博世有限公司; | 发明人 | H·特林; S·克普林; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种多通道 传感器 单元(10)，具有至少一个用于获取至少一个物理变量(ax、ay)和用于输出 传感器数据 (DCH1、DCH2)的多通道传感器，所述传感器数据表示所获取的物理变量(ax、ay)，其中传感器单元(10)具有至少一个主存储装置(16a、16b)，该主存储装置存储至少两个传感器通道(CH1、CH2)的传感器数据(DCH1、DCH2)，其中传感器单元(10)响应于相应的读取命令异步地输出传感器数据(DCH1、DCH2)，并且本发明还涉及一种用于运行多通道传感器单元(10)的相应的方法。按照本发明，传感器单元(10)具有至少一个附加存储装置(18)并且传感器单元(10)响应于触发 信号 (CS)同时在至少一个主存储装置(16a、16b)中存储当前的传感器数据(DCH1、DCH2)，其中传感器单元(10)响应于第一读取命令(RD_CH1)输出在至少一个主存储装置(16a)中存储的第一传感器通道(CH1)的第一传感器数据(DCH1)，并且响应于第一读取命令(RD_CH1)将另外的传感器数据(DCH2)存储在至少一个附加存储装置(18)中，并且其中传感器单元(10)响应于至少另一相应的读取命令输出在至少一个附加存储装置(18)中存储的传感器数据(DRCH2)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.多通道传感器单元，具有至少一个用于获取至少一个物理变量(ax、ay、a-δ、aδ)和用于输出传感器数据(DCH1、DCH2)的多通道传感器，所述传感器数据表示所获取的物理变量(ax、ay、a-δ、aδ)，其中所述传感器单元(10、10’)具有至少一个主存储装置(16a、16b)，该至少一个主存储装置存储至少两个传感器通道(CH1、CH2)的传感器数据(DCH1、DCH2)，其中所述传感器单元(10、10’)响应于相应的读取命令异步地输出所述传感器数据(DCH1、DCH2)，其特征在于，所述传感器单元(10、10’)具有至少一个附加存储装置(18)并且所述传感器单元(10、 |
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| 说明书全文 | 多通道传感器单元和相应的运行方法技术领域[0001] 本发明基于一种用于车辆的多通道传感器单元和一种用于运行尤其是在车辆中的多通道传感器单元的方法。 背景技术[0002] 对于车辆中的碰撞传感已知用于获取加速度的两通道传感器单元，该两通道传感器单元在周期上每500μ秒发送传感数据到相应的安全气囊控制装置。在两通道传感器单元与安全气囊控制装置之间的数据通信通常根据SPI协议实现。这意味着，安全气囊控制装置以时间上的大约2μ秒的间隔在500μ秒的读取周期内异步地读取传感器单元的两个通道的传感器数据。这样的两通道传感器单元包括至少两个用于获取加速度和用于输出每个传感器通道的传感器信号的两通道传感器。为此，为每个传感器通道提供信号处理单元用于预处理相应的传感器信号并且输出相应的传感器信号到接口单元。接口单元通过SPI协议与控制装置交换数据。此外给每个传感器通道配置一个主寄存器。该主寄存器连续地存储所获取的加速度值作为当前传感器数据。接口单元响应于读取命令异步地输出在相应的主寄存器中存储的传感器数据。这意味着，接口单元例如在接收到第一读取命令时输出在第一传感器通道的第一主寄存器中存储的当前的第一传感器数据，并且在接收到第二读取命令时输出在第二传感器通道的第二主寄存器中存储的当前的第二传感器数据。由此存在的风险在于，在第二主寄存器中的第二传感器数据的内容已经变化，并且第一和第二传感器数据不再代表两个传感器通道的同时获取的加速度值而是代表在不同时刻获取的加速度值。随着引入32比特的SPI协议在第一与第二传感器数据的读取之间的时间间隔加倍并且在第一与第二传感器通道之间的故障由于异步采样而提高。 发明内容[0003] 按照本发明的多通道传感器单元相对地具有的优点在于，多个通道的传感器数据即使经历在时间上错开的异步读取过程也输出时间上同步的数据。这意味着，同时所获取的物理变量的值作为相应的传感器数据能够在时间上错开的异步的读取时刻输出。这以有利的方式实现了可靠的干扰抑制(共模抑止，Common-Mode-Rejection)，其中该干扰能够例如由于EMV或供电功率上运行有关的波动引起。以有利的方式，本发明的实施形式实现了在电气干扰(FSRR和EMV)的情况下对同相位偏转的准确的评估以及对于45°应用的安全临界的评估。此外本发明的实施形式能够以最小的花费在专用集成电路(ASIC)中实现。 [0004] 本发明的实施形式提供一种多通道传感器单元，具有至少一个用于获取至少一个物理变量和用于输出传感器数据的多通道传感器，所述传感器数据表示所获取的物理变量。在此传感器单元具有至少一个主存储装置，该主存储装置存储至少两个传感器通道的传感器数据，其中传感器单元响应于相应的读取命令异步地输出传感器数据。按照本发明，传感器单元具有至少一个附加存储装置并且传感器单元响应于触发信号同时在至少一个主存储装置中存储当前的传感器数据。传感器单元响应于第一读取命令输出在至少一个主存储装置中存储的第一传感器通道的第一传感器数据。再者，传感器单元响应于第一读取命令将另外的传感器数据存储在至少一个附加存储装置中，其中传感器单元响应于至少另一相应的读取命令输出在至少一个附加存储装置中存储的传感器数据。 [0005] 此外提出一种用于运行多通道传感器单元的方法，该多通道传感器单元包括至少一个多通道传感器。通过至少一个多通道传感器获取至少一个物理变量并且输出作为表示所获取的物理变量的传感器数据。在此，在至少一个主存储装置中存储至少两个传感器通道的传感器数据并且响应于相应的读取命令异步地输出至少两个传感器通道的传感器数据。按照本发明，响应于触发信号同时在至少一个主存储装置中存储当前传感器数据。响应于第一读取命令输出在至少一个主存储装置中存储的第一传感器通道的第一传感器数据。再者，响应于第一读取命令将存储在至少一个主存储装置中的另外的传感器数据存储在至少一个附加存储装置中，响应于至少另一相应的读取命令输出存储在至少一个附加存储装置中的传感器数据。 [0006] 在此将传感器单元理解为一种结构单元，其包括至少一个传感器元件，该传感器元件直接或间接获取物理变量或物理变量的变化并且将其优选转换为电气传感器信号。这能够例如通过发出和/或接收声音和/或电磁波和/或通过磁场或磁场的变化和/或接收卫星信号例如GPS信号实现。传感器单元能够具有至少一个接口，该接口能够以硬件方式和/或以软件方式构成。在以硬件方式的构成的情况下所述接口能够是例如所谓的系统专用集成电路的一部分，该部分包含传感器单元的不同的功能。也可能的是，该接口是独立的集成电路或至少部分地由分离的组件构成。在以软件方式的构成的情况下所述接口能够是软件模块，所述软件模块例如除了其他软件模块之外也存在于微控制器上。有利的还有一种计算机程序产品，包括程序代码，该程序代码能够在机器可读的载体如半导体存储器、硬盘存储器或光盘存储器上存储并且用于当所述程序由传感器单元中的分析和控制单元执行时实施分析处理。 [0007] 光学传感元件也是可能的，其具有例如图像板和/或荧光面和/或半导体，它们获取碰撞或强度、波长、频率、角度或接收的波，例如红外传感元件。同样能够考虑的是听觉传感元件，例如超声波传感元件和/或高频传感元件和/或雷达传感元件和/或对磁场进行反应的传感元件，例如霍尔传感元件和/或磁阻传感元件和/或感应传感元件，该感应传感元件例如通过由磁感应产生的电压记录磁场的变化。传感器信号的确定能够静态和/或动态地实现。此外传感器信号的确定能够连续地或一次地实施。 [0008] 在此能够将控制装置理解为一种电气装置，例如安全气囊控制装置，该电气装置接收并且处理或者分析由传感器单元获取的传感器信号并且通过传输控制信号来控制传感器单元。 [0009] 通过在这些和其他的措施和改进，上文提出的多通道传感器单元和用于运行多通道传感器单元的方法的有利的改进是可能的。 [0010] 特别有利的是，所述至少一个多通道传感器对于每个传感器通道具有用于获取至少一个物理变量的传感器元件。传感器元件能够例如沿共同的获取方向或沿多个获取方向获取不同或相同的物理变量。 [0011] 在按照本发明的传感元件的有利的设计方案中，两通道地实施该传感器，其中第一传感器元件沿第一空间方向获取第一加速度，并且第二传感器元件沿第二空间方向获取第二加速度。如此，第一传感器元件能够获取沿车辆横向的第一加速度，而第二传感器元件能够获取沿车辆纵向的第二加速度。能够以有利的方式分析处理两个传感器通道用于识别不同的碰撞类型。再者能够分析例如第一传感器通道用于碰撞识别而分析第二传感器通道用于第一传感器通道的真实性检查。 [0012] 在按照本发明的传感器单元的另一有利的设计方案中提供接口单元，该接口单元通过SPI总线协议进行与外部控制装置的数据通信。 [0013] 在按照本发明的方法的有利设计方案中，通过至少一个多通道传感器沿共同的获取方向或沿多个获取方向获取不同或相同的物理变量。如此能够获取例如沿车辆横向的第一加速度和沿车辆纵向的第二加速度。然后能够以有利的方式分析两个传感器通道用于识别不同的碰撞类型。再者能够分析例如第一传感器通道用于碰撞识别而分析处理第二传感器通道用于第一传感器通道的真实性检查。 [0014] 在按照本发明的方法的另一有利设计方案中，获取与车辆纵向成第一角(45°)的第三加速度，并且获取与车辆纵向成第二角(-45°)的第二加速度。在这样的45°应用的情况下根据两个传感器通道的传感器数据通过几何方式确定沿车辆纵向或车辆横向的加速度值，其中通过两个传感器通道的传感器数据的几何减法确定沿车辆纵向的当前加速度值，并且通过两个传感器通道的传感器数据的几何加法确定沿车辆横向的当前加速度值。通过减法能够为沿车辆纵向的当前加速度值有利地实现所谓的“共模抑止”。附图说明 [0015] 本发明的实施例在附图中描述并且在以下的描述中进一步阐明。在附图中相同的附图标记表示实现相同或相似功能的构件或元件。 [0016] 图1示出了具有按照本发明的多通道传感器单元的一个实施例和分析和控制单元的传感器装置的示意方框图。 [0017] 图2示出了用于图1的传感器装置的按照本发明的多通道传感器单元的45°应用的示意图。 [0018] 图3示出了用于来自图1或2的多通道传感器单元的信号处理单元的详细的表示。 [0019] 图4示出了按照本发明用于运行用于车辆的多通道传感器单元的方法的实施例的示意流程图。 具体实施方式[0020] 如由图1清晰可见，按照本发明的用于车辆的多通道传感器单元10的示出的实施例包括用于获取物理变量ax、ay和用于输出用于每个传感器通道CH1、CH2的传感器信号SCH1、SCH2的多通道传感器12以及接口单元20，传感器单元10通过该接口单元与控制装置30连接。如由图1进一步清晰可见，为每个传感器通道CH1、CH2提供用于预处理响应的传感器信号SCH1、SCH2并且用于输出相应的表示所获取的物理变量ax、ay的传感器数据DCH1、DCH2到接口单元20的信号处理单元14a、14b。传感器单元10具有至少一个主存储装置16a，其存储至少两个传感器通道CH1、CH2的传感器数据DCH1、DCH2。在示出的实施例中给每个传感器通道CH1、CH2配置一个主存储装置16a、16b，其例如构成为寄存器并且分别存储当前传感器数据DCH1、DCH2。传感器单元10响应于相应的读取命令通过接口单元20将存储的传感器数据DCH1、DCH2异步地输出到控制装置30。 [0021] 按照本发明，传感器单元10具有至少一个附加存储装置18，并且传感器单元10响应于触发信号CS同时在至少一个主存储装置16a、16b中存储当前的传感器数据DCH1、DCH2。传感器单元10响应于第一读取命令RD_CH1输出存储在至少一个主存储装置16a中的第一传感器通道CH1的第一传感器数据DCH1。再者，传感器单元10响应于第一读取命令RD_CH1将另外的传感器数据DCH1存储在至少一个附加存储装置18中。传感器单元10响应于至少另一相应的读取命令输出在至少一个附加存储装置18中存储的传感器数据DRCH2。优选地，至少一个附加存储装置被同样构成为寄存器。 [0022] 为了与外部控制装置30通信，传感器单元10的通信接口单元20使用SPI总线协议。这意味着，传感器数据DCH1、DCH2被随着片选信号(Chip-Select-Signal,CS)的下降沿接收到主存储装置16a、16b中。随后通过SPI命令RD_SensorData_CH0读取第一传感器通道，该命令相应于在图1中示出的读取命令RD_CH1。通过SPI命令RD_SensorData_CH0(图1中的RD_CH1)将第一主存储装置16a的数据接收到附加存储装置18中。由此附加存储装置18的内容与第一传感器通道CH1的被读取的第一传感器数据DCH1同步。能够通过SPI命令RD_ CapturedData_CH1读取在附加存储装置18中存储的传感器数据DRCH2。再者，通过SPI命令RD_SensorData_CH1也读取和分析在第二主存储装置16b中存储的第二传感器数据DCH2。 [0023] 在示出的第一实施例中，两通道地实施传感器单元10，其中两个传感器通道CH1、CH2分别沿预定的获取方向x、y获取加速度ax、ay作为物理变量。两通道传感器12包括用于沿第一空间方向y——其相应于车辆横向——获取第一加速度ay的第一传感器元件12a以及用于沿第二空间方向x——其相应于车辆纵向——获取第二加速度ax的第二传感器元件12b。在本发明的备选实施形式中，传感器元件12a、12b也能够沿一个共同的获取方向或沿多个获取方向获取不同物理变量或沿一个共同的获取方向获取相同的物理变量。 [0024] 图2示出了按照本发明的多通道传感器单元10’的45°应用。如由图2清晰可见，在45°应用中也两通道地实施传感器单元10’并且两个传感器通道CH1、CH2分别沿预定获取方向-δ、δ获取一个加速度a-δ、aδ作为物理变量。与第一实施例的不同之处在于，第一传感器元件12a沿第一空间方向δ——其与车辆纵向具有45°的角——获取第一加速度aδ，而第二传感器元件12b沿第二空间方向-δ——其与车辆纵向具有-45°的角——获取第二加速度a-δ。 这意味着，通过两个获取的加速度aδ、a-δ的几何(向量)减法计算沿车辆纵向的加速度ax，而通过两个获取的加速度aδ、a-δ的几何(向量)加法计算沿车辆横向的加速度ay。通过减法能够为沿车辆纵向x的当前加速度ax以有利的方式实现所谓的“共模抑止”。 [0025] 如由图3清晰可见，信号处理单元14a、14b对于每个传感器通道CH1、CH2包括数字过滤单元(FIR)14.1和补偿单元14.2，该补偿单元去除在传感器信号SCH1、SCH2中存在的补偿并且输出传感器数据DCH1、DCH2。 [0026] 图4示出了用于运行用于车辆的多通道传感器单元10、10’的按照本发明的方法的实施例，该多通道传感器单元包括至少一个多通道传感器12和接口单元20。 [0027] 如由图4清晰可见，在步骤S100中通过用于至少两个传感器通道CH1、CH2的至少一个多通道传感器12分别同时获取物理变量ax、ay、a-δ、aδ并且作为相应的传感器信号SCH1、SCH2输出。在步骤S110中在每个传感器通道CH1、CH2中预处理相应的传感器信号SCH1、SCH2并且转换为相应的传感器数据DCH1、DCH2。在步骤S120中响应于触发信号CS同时在配置给相应的传感器通道CH1、CH2的主存储装置16a、16b中存储当前传感器数据DCH1、DCH2。在步骤S130中，响应于第一读取命令RD_CH1通过接口单元20输出在第一主存储装置16a中存储的第一传感器通道CH1的第一传感器数据DCH1。同时响应于第一读取命令RD_CH1在至少一个附加存储装置18中存储在另一传感器通道CH2的另一主存储装置16b中存储的传感器数据DCH2。在步骤S140中，响应于至少另一相应的读取命令通过接口单元20输出在至少一个附加存储装置18中存储的传感器数据DRCH2。 [0028] 本发明的实施例提供多通道传感器单元，所述多通道传感器单元即使经历在时间错开的异步的读取过程也能够以时间上同步的数据输出多个通道的传感器数据。这意味着，能够在时间上错开的异步的读取时刻输出同时获取的物理变量的值作为相应的传感器数据。 |
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