DE102022005052B3 - Modified command-controlled UART data transmission for the timely data transmission of echo data to a higher-level computer system - Google Patents
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Abstract
Die technische Lehre dieses Dokuments beschreibt in Form eines Verfahrens und einer zugehörigen geeigneten Vorrichtung die Datenkommunikation zwischen einem übergeordneten Rechnersystem eines Ultraschallmesssystems und einem zugehörigen Ultraschallsensor über eine modifizierte UART-Datenschnittstelle. Die vorschlagsgemäße Kernidee ist, mittels der Modifikation der UART-Schnittstelle für die Dauer einer Ultraschallmessphase 125 das UART-Protokoll zugunsten eines speziellen Signalisierungsprotokolls aufzugeben und das Eintreffen von Echos am Ultraschallsensor mittels Pulsen (140 bis 144) zeitnah dem übergeordneten Rechnersystem zu übermitteln und nach dem Ende der Ultraschallmessphase 125 wieder zum UART-Protokoll für die Datenübertragung vom Ultraschallsensor zum übergeordneten Rechnersystem wieder zurückzukehren.The technical teaching of this document describes, in the form of a method and an associated suitable device, the data communication between a higher-level computer system of an ultrasonic measuring system and an associated ultrasonic sensor via a modified UART data interface. The proposed core idea is to abandon the UART protocol in favor of a special signaling protocol by modifying the UART interface for the duration of an ultrasonic measurement phase 125 and to promptly transmit the arrival of echoes at the ultrasonic sensor to the higher-level computer system using pulses (140 to 144) and after that At the end of the ultrasonic measurement phase 125, return to the UART protocol for data transmission from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system.
Description
Feld der ErfindungField of invention
Die Erfindung richtet sich auf modifizierte kommandogesteuerte UART-Datenschnittstelle für die Datenübertragung von Echodaten an ein übergeordnetes Rechnersystem.The invention is aimed at a modified command-controlled UART data interface for the data transmission of echo data to a higher-level computer system.
Allgemeine EinleitungGeneral introduction
Moderne ADAS Systeme (Fahrerassistenzsysteme für das autonome Fahren) setzen in modernen Fahrzeugen Ultraschallsensoren bevorzugt für automatische Einparkhilfen ein. In letzter Zeit zeigt der Markt eine immer klarere Tendenz zu erhöhten Datenraten, die Systeme wie LIN-Datenbusse und/oder andere Datenbusse in Zukunft nicht mehr erbringen können.Modern ADAS systems (driver assistance systems for autonomous driving) preferably use ultrasonic sensors for automatic parking aids in modern vehicles. Recently, the market has shown an increasingly clear trend towards increased data rates, which systems such as LIN data buses and/or other data buses will no longer be able to provide in the future.
Ziel der hier in diesem Dokument offengelegten technischen Lehre ist eine effizientere, schnellere und sicherere Datenkommunikation zwischen dem jeweiligen Ultraschallsensor und dem übergeordneten Rechnersystem. Marktteilnehmer bezeichnen das übergeordnete Rechnersystem auch als Steuergerät. Eine schnellere Datenkommunikation ermöglicht schnellere Ultraschall-Messsequenzen und mehr Daten, die das übergeordnete Rechnersystem auswerten kann. Eine höhere Datenrate kann so zu einer Steigerung der Systemperformance führen.The aim of the technical teaching disclosed in this document is more efficient, faster and safer data communication between the respective ultrasonic sensor and the higher-level computer system. Market participants also refer to the higher-level computer system as a control device. Faster data communication enables faster ultrasound measurement sequences and more data that the higher-level computer system can evaluate. A higher data rate can lead to an increase in system performance.
Stand der Technik sind die IO-Kommunikationsprotokolle, wie sie derzeit beispielsweise Produkte wie die Typen 524.09 / 524.33 der Firma Elmos und ähnlichen Produkten anderer Hersteller verwenden.The state of the art are the IO communication protocols, as currently used in products such as types 524.09 / 524.33 from Elmos and similar products from other manufacturers.
In der Anfangsphase der automobilen Ultraschallsensorik war das Eingabe- / Ausgabeprotokoll ein reines Protokoll, welches nur eine zeitliche Information (Zeit bis zu den erkannten Echos) bereitstellte. Diverse Status-Informationen, die der Ultraschallsensor nach der Ultraschallmessung überträgt, ergänzen in den Nachfolge-Produkten dieses Protokoll. Der Stand der Technik verwendet zur Konfiguration ein einfaches proprietäres Protokoll verwendet, dessen logische ,0' und ,1' durch unterschiedlich lange Low-Phasen gekennzeichnet sind. Nachteile dieser Eingabe-/Ausgabekommunikation sind die eher niedrige Datenrate und der geringe Informationsgehalt der Messdaten, die nur die zeitliche Information eines empfangenen Echos übertragen.In the initial phase of automotive ultrasonic sensors, the input/output protocol was a pure protocol that only provided temporal information (time until the echoes were detected). Various status information that the ultrasonic sensor transmits after the ultrasonic measurement supplements this protocol in the subsequent products. The prior art uses a simple proprietary protocol for configuration, the logical '0' and '1' of which are characterized by low phases of different lengths. The disadvantages of this input/output communication are the rather low data rate and the low information content of the measurement data, which only transmits the temporal information of a received echo.
Neben der Eingabe-/Ausgabekommunikation gibt es auch andere Schnittstellenprotokolle. Solche beispielhaften anderen Schnittstellenprotokolle sind derzeit beispielsweise das LIN-Protokoll und das DSl3-Protokoll, die Marktteilnehmer im Markt für diese Zwecke nutzen. Diese Protokolle führen allerdings auch zu deutlichen höheren IC- und Systemkosten. Die hier vorgelegte technische Lehre will hier Abhilfe schaffen ohne die obigen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.In addition to input/output communication, there are also other interface protocols. Such exemplary other interface protocols are currently, for example, the LIN protocol and the DSl3 protocol, which market participants in the market use for these purposes. However, these protocols also lead to significantly higher IC and system costs. The technical teaching presented here aims to provide a remedy without having to accept the above disadvantages.
Das hier vorgelegte Dokument verweist insbesondere auf die Schriften
Aus der
Aus der Schrift Pepperl+Fuchs: UCC****-50GK-B26 Series Ultrasonic Sensors Manual 2020-01.2020 sind Ultraschallsensoren bekannt, die über eine LIN- oder UART-Schnittstelle angesprochen werden und den Abstand zum Objekt zurückmelden. Für einfache Messaufgaben kann der dort beschriebene Sensor ggf. zyklisch einen Spannungsimpuls im PWM-Modus ausgeben, dessen Breite proportional zur Entfernung zum Objekt ist. Die elektrischen Anschlüsse sind über einen 8-poligen Flachstecker zugänglich. Die Art der Belegung der Anschlüsse erlaubt die Wahl des Spannungsbereichs und die Art der der Kommunikation. Der ausgegebene Abstandswert ist temperaturkompensiert durch eine Temperaturmessung im Sensor. Temperaturmessung im Sensor temperaturkompensiert. Im Ruhezustand ist der Stromverbrauch auf ein Minimum reduziert. Der weite Der weite Betriebsspannungsbereich erlaubt sogar den Betrieb des Sensors mit einer Batterie. Im Auslieferungszustand ist der PWM-Modus mit dem Messprofil „C“ (breiter Schallstrahl) aktiviert. Nach Anlegen der entsprechenden Betriebsspannung gibt der Sensor zyklisch einen Spannungsimpuls zyklisch einen Spannungsimpuls mit einer Breite, die den Abstand zum Objekt widerspiegelt. Soll der Sensor im Kommunikationsmodus im Kommunikationsmodus LIN oder UART betrieben werden, müssen die entsprechenden Verbindungen hergestellt werden. Der Sensor wird aktiviert, wenn der entsprechende Operationscode (OP-Code) gesendet wird. Soll der Sensor wieder in den zyklischen PWM-Modus versetzt werden, muss der PWM-Modus im Kommunikationsmodus mit dem entsprechenden OP-Code aktiviert werden. Jeder Sensor dieser Schrift der Fa. Pepperl+Fuchs verfügt über drei Profile, die in erster Linie die charakteristischen Ansprechkurven bestimmen. Diese Profile können im LIN- und UART-Modus über den jeweiligen OP-Code für jede Messung abgerufen werden. Bei jedem Profilaufruf ist es möglich, den Ultraschallsensor in den Sensoreinstellungen an die Anwendung anzupassen, indem der entsprechende OP-Code übertragen wird.From the document Pepperl+Fuchs: UCC****-50GK-B26 Series Ultrasonic Sensors Manual 2020-01.2020, ultrasonic sensors are known that are addressed via a LIN or UART interface and report the distance to the object. For simple measuring tasks, the sensor described there can, if necessary, cyclically output a voltage pulse in PWM mode, the width of which is proportional to the distance to the object. The electrical connections are accessible via an 8-pin flat connector. The type of assignment of the connections allows the selection of the voltage range and the type of communication. The distance value output is temperature compensated by a temperature measurement in the sensor. Temperature measurement in the sensor is temperature compensated. In standby mode, power consumption is reduced to a minimum. The wide operating voltage range even allows the sensor to be operated with a battery. When delivered, the PWM mode is activated with the measurement profile “C” (wide sound beam). After applying the appropriate operating voltage, the sensor cyclically emits a voltage pulse with a width that reflects the distance to the object. If the sensor is to be operated in LIN or UART communication mode, the appropriate connections must be made. The sensor is activated when the corresponding operation code (OP code) is sent. Should the sensor go back into cycle? To be placed in PWM mode, the PWM mode must be activated in communication mode with the corresponding OP code. Each sensor in this document from Pepperl+Fuchs has three profiles, which primarily determine the characteristic response curves. These profiles can be accessed in LIN and UART mode via the respective OP code for each measurement. Each time the profile is called up, it is possible to adapt the ultrasonic sensor to the application in the sensor settings by transmitting the corresponding OP code.
Aus der
Das hier vorgelegte Dokument verfolgt daher einen neuen, disruptiven Ansatz, der die Weiterentwicklung der bisherigen technischen Lehre an einem wesentlichen Punkt unterbricht und neu aufsetzt.The document presented here therefore pursues a new, disruptive approach that interrupts and restarts the further development of previous technical teaching at an essential point.
AufgabeTask
Dem Vorschlag liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen die die obigen Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und weitere Vorteile aufweist. Diese Aufgabe wird durch die technische Lehre des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind ggf. Gegenstand von Unteransprüchen.The proposal is therefore based on the task of creating a solution that does not have the above disadvantages of the prior art and has further advantages. This task is solved by the technical teaching of the independent claim. Further refinements may be the subject of subclaims.
Lösung der AufgabeSolution to the task
Grundidee der hier vorgestellten technischen Lehre ist es, dass der Ultraschallsender mittels einer konventionellen UART-Datenschnittstelle mit dem übergeordneten Rechnersystem kommuniziert.The basic idea of the technical teaching presented here is that the ultrasound transmitter communicates with the higher-level computer system using a conventional UART data interface.
Innerhalb einer Ultraschallmesszyklus unterbrechen der Ultraschallsensor und das übergeordnete Rechnersystem die Datenkommunikation vom Ultraschallsender zum übergeordneten Rechnersystem und wechseln für die Dauer der Ultraschallmessphase innerhalb derer die eigentliche Messzeit liegt, in der der Ultraschallsensor Reflexionen des ausgesendeten Ultraschallbursts und/oder des ausgesendeten Ultraschallsignals empfängt, in ein spezielles Protokoll zur schnellen Signalisierung von Reflexionen (Echos), um keine zusätzliche Reaktionsverzögerung zu verursachen.Within an ultrasonic measurement cycle, the ultrasonic sensor and the higher-level computer system interrupt the data communication from the ultrasonic transmitter to the higher-level computer system and switch to a special one for the duration of the ultrasonic measurement phase, within which the actual measurement time lies, in which the ultrasonic sensor receives reflections of the emitted ultrasonic burst and/or the emitted ultrasonic signal Protocol for rapid signaling of reflections (echoes) so as not to cause additional response delay.
Grundidee der hier vorgestellten technischen Lehre ist die Erweiterung der aktuellen Eingabe-/Ausgabekommunikation, insbesondere durch einen Signal- Modus innerhalb der UART-Kommunikation im UART-Modus. Des Weiteren sieht die hier offenbarte technische Lehre spezielle Signalisierungspulse und eine spezielle, neue Echokodierung (Längenmodulation) vor. Eine Absicherung der übertragenen Daten kann das Ultraschallsensorsystem umfassen das übergeordnete Rechnersystem und den Ultraschallsensor sowie einen Eindrahtdatenbus bzw. einen Zweidrahtdatenbus mit Sende- und Empfangsleitung gemäß der hier vorgestellten technischen Lehre beispielsweise über Parity-Bits und/oder CRC-Datenbits und -Bytes oder dergleichen vornehmen.The basic idea of the technical teaching presented here is the expansion of the current input/output communication, in particular through a signal mode within the UART communication in UART mode. Furthermore, the technical teaching disclosed here provides for special signaling pulses and a special, new echo coding (length modulation). The ultrasonic sensor system can include the ultrasonic sensor system, the higher-level computer system and the ultrasonic sensor as well as a single-wire data bus or a two-wire data bus with a transmitting and receiving line in accordance with the technical teaching presented here, for example via parity bits and/or CRC data bits and bytes or the like .
Schließlich ermöglicht die hier vorgestellte technische Lehre die Verwendung von erweiterten Messprofilen umso die Effizienz der Kommunikation zu verbessern und die Systemperformance zu erhöhen. D.h. die hier vorgestellte technische Lehre schlägt vor, dass das übergeordnete Rechnersystem dem Ultraschallsensor nicht mehr alle Parameter der durchzuführenden Messung unmittelbar vor der Messung überträgt, sondern zuvor vorbestimmte Parameterkonfigurationen festzulegen und mit einem Index zu versehen und die entsprechenden Parameterkonfigurationen durch Übertragung des Index in einer Kommandophase aufzurufen. Diese Parameterkonfigurationen bzw. Messprofile können sich beispielsweise im nichtflüchtigen Speicher des Ultraschallsensors gespeichert sein. Nach dem Start der Steuervorrichtung des Ultraschallsensors kann die Steuervorrichtung des Ultraschallsensors dies Parameterkonfigurationen in den flüchtigen Speicher laden. Diese Parameterkonfigurationen können sich dann somit auch im flüchtigen Speicher des Ultraschallsensors befinden. Das übergeordnete Rechnersystem muss dann aber die Parameterkonfigurationen bei jedem Start des Ultraschallsensors vom übergeordneten Rechnersystem an den Ultraschallsensor übertragen. Die Steuervorrichtung des Ultraschallsensors greift während des Betriebs des Ultraschallsensors dann auf diese Daten im nichtflüchtigen Speicher bzw. im flüchtigen Speicher des Ultraschallsensors zu, um damit die Parameter für die Ultraschallmessungen entsprechend den abgespeicherten Messprofilen einzustellen.Finally, the technical teaching presented here enables the use of extended measurement profiles to improve the efficiency of communication and increase system performance. This means that the technical teaching presented here suggests that the higher-level computer system no longer transmits all the parameters of the measurement to be carried out to the ultrasonic sensor immediately before the measurement, but rather predetermined parameter configurations and provide them with an index and the corresponding parameter configurations by transmitting the index in a command phase to call. These parameter configurations or measurement profiles can be stored, for example, in the non-volatile memory of the ultrasonic sensor. After starting the ultrasonic sensor controller, the ultrasonic sensor controller can load the parameter configurations into the volatile memory. These parameter configurations can then also be located in the volatile memory of the ultrasonic sensor. However, the higher-level computer system must then transfer the parameter configurations from the higher-level computer system to the ultrasonic sensor every time the ultrasonic sensor is started. The control device of the ultrasonic sensor then accesses this data in the non-volatile memory or in the volatile memory of the ultrasonic sensor during operation of the ultrasonic sensor in order to set the parameters for the ultrasonic measurements in accordance with the stored measurement profiles.
Die Grundidee der hier vorgestellten Erfindung ist es somit, dass der Ultraschallsensor und das übergeordnete Rechnersystem mittels einer konventionellen UART-Datenschnittstelle miteinander kommunizieren. Bevorzugt umfasst ein UART Datenpaket ein Startbit, die Daten und ein Stopp-Bit und ggf. ein Parity-Bit.The basic idea of the invention presented here is that the ultrasonic sensor and the higher-level computer system communicate with each other using a conventional UART data interface who communicate. A UART data packet preferably includes a start bit, the data and a stop bit and possibly a parity bit.
Hierdurch kann die Datenkommunikation zwischen Ultraschallsensor und übergeordnetem Rechnersystem vereinfacht werden.This allows data communication between the ultrasonic sensor and the higher-level computer system to be simplified.
Während der Ultraschallmessphase, die sich in die Aussendephase des Ultraschallsignals bzw. Ultraschallbursts, der Ausschwingphase des Ultraschalltransducers und die Empfangsphase weiter untergliedert, verlässt nun der Ultraschallsensor das UART-Protokoll und signalisiert direkt den Empfang eines Echos durch den Ultraschalltransducer. Bevorzugt verlässt der Ultraschallsender nach einer vorgegebenen Zeit wieder diese Ultraschallmessphase und nimmt die Kommunikation entsprechend dem UART-Protokoll mit dem übergeordneten Rechnersystem wieder auf.During the ultrasonic measurement phase, which is further subdivided into the transmission phase of the ultrasonic signal or ultrasonic burst, the decay phase of the ultrasonic transducer and the reception phase, the ultrasonic sensor now leaves the UART protocol and directly signals the reception of an echo by the ultrasonic transducer. The ultrasound transmitter preferably leaves this ultrasound measurement phase again after a predetermined time and resumes communication with the higher-level computer system in accordance with the UART protocol.
Bevorzugt führt der vorschlagsgemäße Ultraschallsensor Ultraschallmesszyklen zeitlich nacheinander und zeitlich nicht überlappend durch. Die Ultraschallmesszyklen gliedern sich jeweils im Wesentlichen in mindestens drei Phasen. Nicht jeder Ultraschallmesszyklus muss allerdings diese drei Phasen aufweisen. Unter im Folgenden beispielhaft erwähnten Bedingungen können Phasen der drei Phasen der Ultraschallmesszyklen bei der Ausführung der Ultraschallmesszyklen insbesondere zeitweise fehlen.The proposed ultrasonic sensor preferably carries out ultrasonic measurement cycles one after the other and not overlapping in time. The ultrasonic measurement cycles are essentially divided into at least three phases. However, not every ultrasonic measurement cycle has to have these three phases. Under the conditions mentioned below as examples, phases of the three phases of the ultrasonic measurement cycles may be missing, in particular at times, during the execution of the ultrasonic measurement cycles.
Beispielhafte erste Phase I (im Folgenden Kommandophase)Exemplary first phase I (hereinafter command phase)
Der Beginn der ersten Phase ist im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ist typischerweise gleich dem Beginn des Ultraschallmesszyklus im Sinne des hier vorgelegten Dokuments. Die erste Phase umfasst typischerweise die Übermittlung der Information vom übergeordneten Rechnersystem zum Ultraschallsensor welche Art von Ultraschallmessung der Ultraschallsensor in einer der nachfolgenden Ultraschallmessphasen durchführen soll. Das hier vorgelegte Dokument bezeichnet diese Information im Folgenden als Kommando. Typischerweise umfasst das Kommando auch ein Startsignal für die zeitlich nachfolgende Ultraschallmessphase. Bevorzugt ist festgelegt oder eingestellt oder programmiert, in welchem zeitlichen Abstand nach dem Eingang des Startsignals der Ultraschallsensor mit der Ultraschallmessphase beginnt. Bevorzugt umfasst das Kommando zumindest zeitweise und/oder in einigen Fällen Informationen darüber, mit welchen Eigenschaften der Ultraschallsensor einen Ultraschallburst und/oder ein Ultraschallsignal in einer der nachfolgenden Ultraschallmessphasen erzeugen soll. Solche Eigenschaften können beispielsweise die Kodierung, der Chirp (ja/nein), Chirp-Richtung, Chirp-Geschwindigkeit, Anzahl der Pulse des Ultraschallbursts etc. sein. Ein Kommando kann aber auch die Aussendung mehrerer Ultraschallbursts hintereinander zum Inhalt haben, die sich ggf. unterscheiden können.The start of the first phase in the sense of the document presented here is typically equal to the start of the ultrasonic measurement cycle in the sense of the document presented here. The first phase typically includes the transmission of information from the higher-level computer system to the ultrasonic sensor about what type of ultrasonic measurement the ultrasonic sensor should carry out in one of the subsequent ultrasonic measurement phases. The document presented here refers to this information as a command. The command typically also includes a start signal for the subsequent ultrasound measurement phase. It is preferably defined or set or programmed at what time interval after receipt of the start signal the ultrasonic sensor begins the ultrasonic measurement phase. The command preferably includes, at least temporarily and/or in some cases, information about the properties with which the ultrasonic sensor should generate an ultrasonic burst and/or an ultrasonic signal in one of the subsequent ultrasonic measurement phases. Such properties can be, for example, the coding, the chirp (yes/no), chirp direction, chirp speed, number of pulses of the ultrasound burst, etc. However, a command can also involve the emission of several ultrasound bursts one after the other, which may differ.
Beispielhafte zweite Phase II (im Folgenden Ultraschallmessphase)Exemplary second phase II (hereinafter ultrasonic measurement phase)
Die Ultraschallmessphase eines Ultraschallmesszyklus umfasst die Durchführung der eigentlichen Messung und die vorzugsweise System-Takt oder UART-Takt synchrone Übermittlung der Detektion des Eintreffens von Echos am Ultraschallsensor. Der Ultraschallsensor benutzt dabei bevorzugt als Maß für das Eintreffen eines Echos das Überschreiten der Schwellwertkurve durch den Werteverlauf des Hüllkurvensignals des Empfangssignals des Ultraschalltransducers bzw. Ultraschallempfängers in eine erste Richtung. Der Ultraschallsensor benutzt dabei bevorzugt als Maß für das Ende des Eintreffens eines Echos das Unterschreiten der Schwellwertkurve durch den Werteverlauf des Hüllkurvensignals des Empfangssignals des Ultraschalltransducers bzw. Ultraschallempfängers in zweite Richtung, die von der ersten Richtung verschieden ist. Es handelt sich also bevorzugt um eine Echo-Detektion, die der Ultraschallsensor bevorzugt synchron zum System-Takt des Ultraschallsensors bzw. synchron zum UART-Takt an das übergeordnete Rechnersystem signalisiert.The ultrasonic measurement phase of an ultrasonic measurement cycle includes carrying out the actual measurement and the transmission of the detection of the arrival of echoes at the ultrasonic sensor, preferably synchronously with the system clock or UART clock. The ultrasonic sensor preferably uses as a measure for the arrival of an echo the exceeding of the threshold curve by the value curve of the envelope signal of the received signal of the ultrasonic transducer or ultrasonic receiver in a first direction. The ultrasonic sensor preferably uses, as a measure for the end of the arrival of an echo, the value curve of the envelope signal of the received signal of the ultrasonic transducer or ultrasonic receiver in the second direction, which is different from the first direction, to fall below the threshold value curve. It is therefore preferably an echo detection, which the ultrasonic sensor preferably signals to the higher-level computer system synchronously with the system clock of the ultrasonic sensor or synchronously with the UART clock.
Beispielhafte dritte Phase III (im Folgenden dritte Phase des Ultraschallmesszyklus)Exemplary third phase III (hereinafter third phase of the ultrasonic measurement cycle)
Zu Beginn der dritten Phase nimmt der Ultraschallsensor wieder die UART-Kommunikation auf. In der dritten Phase übermittelt der Ultraschallsensor die Art der vom Ultraschallsensor erkannten Signalobjekte und/oder deren Parameter, im Folgenden als Signalobjektparameter bezeichnet, an die übergeordnete Rechnereinheit. Bei diesen Signalobjekten kann es sich beispielsweise um die oben erläuterten Echos handeln. Bevorzugt überträgt der Ultraschallsensor in dieser dritten Phase also die Information, dass er ein Echo erkannt hat und wiederum bevorzugt zu welchem Zeitpunkt dieses Echo nach dem Beginn der Ultraschallmessphase aufgetreten ist wiederum bevorzugt, wie groß das Signal dieses Echos war, und wiederum bevorzugt, mit welcher Wahrscheinlichkeit es sich tatsächlich um ein Echo gehandelt hat, und wiederum bevorzugt, das wievielte Echo es war. Der Ultraschallsensor überträgt also beispielsweise den Echozeitpunkt und einen sogenannten Confidence-Wert für dieses Echo. Der Wahrscheinlichkeitswert braucht dabei kein Wahrscheinlichkeitswert im rein mathematischen Sinne sein. Es soll nur ein Parameter sein, der der übergeordneten Rechnereinheit erlaubt, zwischen Signalen zu unterscheiden, die sicher Echos sind und solchen, die keine Echos sind. Bevorzugt überträgt der Ultraschallsensor bis zu vier Echos. Natürlich ist es denkbar, mehr oder weniger Echos zu übertragen. Bevorzugt überträgt der Ultraschallsensor in der dritten Phase die Daten der Echos in der Reihenfolge des Empfangs durch den Ultraschallsensor. Natürlich ist es denkbar die Daten der Echos in umgekehrter Reihenfolge zu übertragen. Auch ist es denkbar die Daten der Echos in beliebiger Reihenfolge mit einem Zeitstempel des Empfangs oder der Nummer des Empfangs zu übertragen. Des Weiteren überträgt der Ultraschallsensor in dieser dritten Phase des Ultraschallmesszyklus bevorzugt Diagnosedaten an die übergeordnete Rechnereinheit. Diese Diagnosedaten können z.B. Hardware-Fehler von Schaltungsteilen der Auswerteschaltung im Innern des Ultraschallsensors und andere Diagnose-Fehler sein. In der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus kann der Ultraschallsensor darüber hinaus weitere Daten wie Statusinformationen, Testergebnisse, Gerätenummern, Busknotenadressen, Verschlüsselungsdaten etc. übertragen. Wenn dieses Dokument eine Datenübertragung vom Ultraschallsensor zum übergeordneten Rechnersystem beschreibt, so kann das u.a. immer so verstanden werden, dass beispielsweise die Steuervorrichtung des Ultraschallsensors Daten über den internen Datenbus des Ultraschallsensors aus einem Vorrichtungsteil des Ultraschallsensors ausliest und über die Datenschnittstelle des Ultraschallsensors direkt oder nach Verarbeitung über den externen Datenbus an das übergeordnete Rechnersystem sendet. Wenn dieses Dokument eine Datenübertragung vom übergeordneten Rechnersystem zum Ultraschallsensor beschreibt, so kann das u.a. immer so verstanden werden, dass beispielsweise das übergeordnete Rechnersystem über den externen Datenbus und über die Datenschnittstelle des Ultraschallsensors und über einen internen Datenbus des Ultraschallsensors Daten an die Steuervorrichtung des Ultraschallsensors und/oder an einen einem Vorrichtungsteil des Ultraschallsensors sendet. Es ist denkbar, dass die Steuervorrichtung des Ultraschallsensors solche Daten nach Erhalt vom übergeordneten Rechnersystem direkt oder indirekt nach Verarbeitung durch die Steuervorrichtung des Ultraschallsensors über den internen Datenbus des Ultraschallsensors an andere Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors weitergibt. Hierdurch kann das übergeordnete Rechnersystem den Ultraschallsensor überwachen und steuern und die Messergebnisse des Ultraschallsensors auslesen. At the beginning of the third phase, the ultrasonic sensor resumes UART communication. In the third phase, the ultrasonic sensor transmits the type of signal objects detected by the ultrasonic sensor and/or their parameters, hereinafter referred to as signal object parameters, to the higher-level computer unit. These signal objects can be, for example, the echoes explained above. In this third phase, the ultrasonic sensor preferably transmits the information that it has detected an echo and again preferably at what time this echo occurred after the start of the ultrasonic measurement phase, again preferably how large the signal of this echo was, and again preferably with which Probability it was actually an echo, and again preferred, how many echoes it was. The ultrasonic sensor transmits, for example, the time of the echo and a so-called confidence value for this echo. The probability value does not need to be a probability value in the purely mathematical sense. It should only be a parameter that allows the higher-level computer unit to distinguish between signals that are certainly echoes and those that are that are not echoes. The ultrasonic sensor preferably transmits up to four echoes. Of course it is conceivable to transmit more or fewer echoes. In the third phase, the ultrasonic sensor preferably transmits the data of the echoes in the order in which they were received by the ultrasonic sensor. Of course, it is conceivable to transmit the echo data in reverse order. It is also conceivable to transmit the echo data in any order with a time stamp of the reception or the number of the reception. Furthermore, in this third phase of the ultrasonic measurement cycle, the ultrasonic sensor preferably transmits diagnostic data to the higher-level computer unit. This diagnostic data can be, for example, hardware errors in circuit parts of the evaluation circuit inside the ultrasonic sensor and other diagnostic errors. In the third phase of the ultrasonic measurement cycle, the ultrasonic sensor can also transmit additional data such as status information, test results, device numbers, bus node addresses, encryption data, etc. If this document describes a data transfer from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system, this can always be understood, among other things, to mean that, for example, the control device of the ultrasonic sensor reads data via the internal data bus of the ultrasonic sensor from a device part of the ultrasonic sensor and via the data interface of the ultrasonic sensor directly or after processing via the external data bus to the higher-level computer system. If this document describes a data transfer from the higher-level computer system to the ultrasonic sensor, this can always be understood, among other things, to mean that, for example, the higher-level computer system sends data to the control device of the ultrasonic sensor via the external data bus and via the data interface of the ultrasonic sensor and via an internal data bus of the ultrasonic sensor / or sends to a device part of the ultrasonic sensor. It is conceivable that the control device of the ultrasonic sensor, after receiving it from the higher-level computer system, passes on such data directly or indirectly after processing by the control device of the ultrasonic sensor via the internal data bus of the ultrasonic sensor to other device parts of the ultrasonic sensor. This allows the higher-level computer system to monitor and control the ultrasonic sensor and read out the measurement results of the ultrasonic sensor.
Die hier vorgestellte technische Lehre befasst sich somit mit einem Ultraschallsensor, der mit einem übergeordneten Rechnersystem mittels eines UART-Protokolls über eine UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors Daten und Kommandos austauscht. Dabei führt der Ultraschallsensor ein Verfahren für die Kommunikation mit dem übergeordneten Rechnersystem mittels des UART-Protokolls durch. Der Ultraschallsensor führt das Ultraschallmessverfahren insbesondere zur Abstandsmessung im Umfeld eines Fahrzeugs, in zeitlich aufeinanderfolgenden und zeitlich nicht überlappenden Ultraschallmesszyklen durch. Der Ultraschallsensor führt den jeweiligen aktuellen Ultraschallmesszyklus in mindesten drei zeitlich einander nachfolgenden zeitlichen Phasen und zeitlich nicht überlappenden Phasen durch. Der Ultraschallsensor startet den Ultraschallmesszyklus zu Beginn der ersten zeitlichen Phase des Ultraschallmesszyklus. Die hier vorgelegte Schrift bezeichnet diese erste Phase des Ultraschallmesszyklus auch als Kommandophase bezeichnet. Nicht alle Ultraschallmesszyklen umfassen eine Kommandophase.The technical teaching presented here therefore deals with an ultrasonic sensor that exchanges data and commands with a higher-level computer system using a UART protocol via a UART data interface of the ultrasonic sensor. The ultrasonic sensor carries out a procedure for communication with the higher-level computer system using the UART protocol. The ultrasonic sensor carries out the ultrasonic measurement method, in particular for distance measurement in the vicinity of a vehicle, in successive and non-overlapping ultrasonic measurement cycles. The ultrasonic sensor carries out the respective current ultrasonic measurement cycle in at least three consecutive temporal phases and non-overlapping phases. The ultrasonic sensor starts the ultrasonic measurement cycle at the beginning of the first time phase of the ultrasonic measurement cycle. The document presented here also refers to this first phase of the ultrasonic measurement cycle as the command phase. Not all ultrasonic measurement cycles include a command phase.
Im Sinne der hier vorgelegten Schrift gelten auch Ultraschallmesszyklen ohne eine Kommandophase als dreiphasig, wobei die Kommandophase dann die zeitliche Länge 0s hat. Es ist denkbar, dass eine Kommandophase für mehrere nachfolgende Ultraschallmesszyklen gültig sein kann. Daher ist es denkbar, dass für diese nachfolgenden Ultraschallmesszyklen die Kommandophase entfallen kann. Bevorzugt ist die Anzahl solcher, nachfolgender Ultraschallmesszyklen ohne Kommandophase exakt vorgegeben, sodass der Ultraschallsensor nachdem er diese nachfolgenden Ultraschallmesszyklen durchlaufen hat, bevorzugt wieder eine Kommandophase erwartet. Wäre das nicht der Fall, so könnte der Fall eintreten, dass der Ultraschallsensor nicht mehr steuerbar wäre.In the sense of the document presented here, ultrasonic measurement cycles without a command phase are also considered to be three-phase, with the command phase then having a length of 0s. It is conceivable that a command phase can be valid for several subsequent ultrasonic measurement cycles. It is therefore conceivable that the command phase can be omitted for these subsequent ultrasonic measurement cycles. The number of such subsequent ultrasonic measurement cycles without a command phase is preferably precisely specified, so that the ultrasonic sensor preferably expects a command phase again after it has gone through these subsequent ultrasonic measurement cycles. If this were not the case, it could happen that the ultrasonic sensor would no longer be controllable.
Im Sinne der hier vorgelegten Schrift sind solche nachfolgenden weiteren Ultraschallmesszyklen ohne eigene Kommandophase ebenfalls zumindest dreiphasig, da die zugehörige Kommandophase eines solchen nachfolgenden Ultraschallmesszyklus die Kommandophase eines vorausgehenden Ultraschallmesszyklus ist.In the sense of the document presented here, such subsequent further ultrasonic measurement cycles without their own command phase are also at least three-phase, since the associated command phase of such a subsequent ultrasonic measurement cycle is the command phase of a previous ultrasonic measurement cycle.
Bevorzugt empfängt der Ultraschallsensor in der Kommandophase ein Kommando von dem übergeordneten Rechnersystem mittels des UART-Protokolls über eine UART-Datenschnittstelle.In the command phase, the ultrasonic sensor preferably receives a command from the higher-level computer system using the UART protocol via a UART data interface.
Bevorzugt gibt das Kommando u.a. an, welche Art von Messung der Ultraschallsensor in einem Ultraschallmesszyklus, insbesondere in der der Kommandophase zeitlich nachfolgenden Ultraschallmessphase des aktuellen Ultraschallmesszyklus, durchführen soll.The command preferably indicates, among other things, what type of measurement the ultrasonic sensor should carry out in an ultrasonic measurement cycle, in particular in the ultrasonic measurement phase of the current ultrasonic measurement cycle that follows the command phase.
Bevorzugt sendet der Ultraschallsensor einen Ultraschallburst oder ein Ultraschallsignal zu Beginn der zweiten Phase, im Folgenden als Ultraschallmessphase bezeichnet, aus. Damit Endet die Kommandophase. Der Ultraschallsender empfängt in der Ultraschallmessphase keine Daten über die UART-Datenschnittstelle. Stattdessen benutzt der Ultraschallsender in der Ultraschallmessphase die Treiberstufe der UART Datenschnittstelle zur Signalisierung der Detektion des Empfangs von Echos an das übergeordnete Rechnersystem. Die UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors arbeitet in der Ultraschallmessphase also vorschlaggemäß ausdrücklich nicht im UART-Modus mit einer Datenübertragung im UART-Protokoll, sondern in einem vom UART-Modus abweichenden neuen Signalisierungsmodus, der ein spezielles Datenprotokoll zur besonders zeitnahen Signalisierung von erfassten Ereignissen, insbesondere Echos, vom Ultraschallsensor zur übergeordneten Rechnersystem umfasst. Hierdurch erhält das übergeordnete Rechnersystem zeitnah und kurzfristig Informationen über potenziell gefährliche Hindernisse im Umfeld des Fahrzeugs und kann schnell reagieren. Nur dadurch ist die Erfüllung von Sicherheitsanforderungen gemäß der ISO 26262 möglich. Typischerweise erfolgen Flankenwechsel der Datenleitung der der Ultraschallmessphase synchron in einem im Wesentlichen festen Phasenverhältnis zum UART-Takt. Genauer: Die Flankenwechsel erfolgen bevorzugt synchron zur Verarbeitung der Empfangssignale des Ultraschalltransducers. Für die Ansteuerung des Ultraschalltransducers bildet der Ultraschallsensor bevorzugt ein internes Sendetaktsignal mit einer Sendefrequenz des Ultraschalltransducers. Bevorzugt bildet der Ultraschallsensor hierzu ein Signal zur Taktung der Datenleitung, das mit dem Sendetaktsignal zur Erzeugung des Sendesignals zur Ansteuerung des Ultraschalltransducers bevorzugt in einem festen Phasenverhältnis steht. Bevorzugt sind die Flankenwechsel des Signals zur Taktung der Datenleitung in der Ultraschallmessphase flankensynchron zu den Flanken des Sendetaktsignals. Das Signal zur Taktung der Datenleitung, der UART-Takt, kann eine bevorzugt ganzzahlig vielfache Frequenz des Sendetaktsignals aufweisen. Das Signal zur Taktung der Datenleitung, der UART-Takt, kann aber auch eine kleinere Frequenz als die Frequenz des Sendetaktsignals aufweisen. In letzterem Fall ist die Frequenz des Sendetaktsignals bevorzugt ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des Signals zur Taktung der Datenleitung, des UART-Takts.The ultrasonic sensor preferably sends out an ultrasonic burst or an ultrasonic signal at the beginning of the second phase, hereinafter referred to as the ultrasonic measurement phase. This ends the command phase. The ultrasonic transmitter does not receive any data about the ultrasonic measurement phase UART data interface. Instead, the ultrasonic transmitter uses the driver stage of the UART data interface in the ultrasonic measurement phase to signal the detection of the reception of echoes to the higher-level computer system. According to the proposal, the UART data interface of the ultrasonic sensor does not work in the UART mode with data transmission in the UART protocol in the ultrasonic measurement phase, but in a new signaling mode that deviates from the UART mode and that uses a special data protocol for particularly timely signaling of recorded events, in particular Echoes, from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system. This means that the higher-level computer system receives timely and short-term information about potentially dangerous obstacles in the area around the vehicle and can react quickly. This is the only way to meet safety requirements in accordance with ISO 26262. Typically, edge changes of the data line of the ultrasound measurement phase occur synchronously in a substantially fixed phase relationship to the UART clock. More precisely: The edge changes preferably occur synchronously with the processing of the received signals of the ultrasound transducer. To control the ultrasonic transducer, the ultrasonic sensor preferably forms an internal transmission clock signal with a transmission frequency of the ultrasonic transducer. For this purpose, the ultrasonic sensor preferably forms a signal for clocking the data line, which is preferably in a fixed phase relationship with the transmission clock signal for generating the transmission signal for controlling the ultrasonic transducer. The edge changes of the signal for clocking the data line in the ultrasound measurement phase are preferably edge-synchronous to the edges of the transmission clock signal. The signal for clocking the data line, the UART clock, can have a frequency that is preferably an integer multiple of the transmit clock signal. The signal for clocking the data line, the UART clock, can also have a lower frequency than the frequency of the transmit clock signal. In the latter case, the frequency of the transmit clock signal is preferably an integer multiple of the frequency of the signal for clocking the data line, the UART clock.
Immer wenn der Ultraschallsensor einen neuen Wert der Hüllkurve berechnet hat, vergleicht bevorzugt der Ultraschallsensor diesen Wert der Hüllkurve mit dem aktuell gültigen Wert der Schwellwertkurve und entschiedet, ob ein Flankenwechsel der Datenleitung stattfindet oder nicht. In dem Fall kann der Ultraschallsensor das Über- und/oder Unterschreiten des Werteverlaufs der Hüllkurve bezogen auf die Schwellwertkurve signalisieren. Statt der Signalisierung des Über- und/oder Unterschreitens der Schwellwertkurve kann der Ultraschallsensor aber auch prüfen, ob ein lokales zeitliches Maximum der Hüllkurve oberhalb der aktuellen Schwellwertkurve vorliegt. Ggf. prüft der Ultraschallsensor, wenn der Ultraschallsensor einen neuen Wert der Hüllkurve berechnet hat, hierzu ob ein Maximum der Hüllkurve vorliegt und ob der zugehörige Maximalwert der Hüllkurve über der Schwellwertkurve liegt. Ein Problem der Maximumsdetektion ist eine Zeitverzögerung zum Ersten durch die Zeit zwischen dem Überschreiten der Schwellwertkurve durch den zeitlichen Verlauf der Hüllkurve und dem Eintritt des Maximums und zum Zweiten durch die Tatsache, dass für das Erkennen des Maximums der Abstieg der Hüllkurve bereits sicher begonnen haben muss. D.h. die Maximumsdetektion führt ggf. zu einer nicht mehr akzeptablen Verzögerung. Die Maximumsdetektion hat aber wesentliche Vorteile hinsichtlich Präzision etc. Es ist daher sinnvoll, wenn das übergeordnete Rechnersystem für eine optimale Erkennung den Ultraschallsensor mittels entsprechender Kommandos in der Kommandophase veranlasst, zwischen beiden Signalisierungen von Zeit zu Zeit zu wechseln.Whenever the ultrasonic sensor has calculated a new value of the envelope curve, the ultrasonic sensor preferably compares this value of the envelope curve with the currently valid value of the threshold curve and decides whether an edge change of the data line takes place or not. In this case, the ultrasonic sensor can signal that the value curve of the envelope curve has been exceeded and/or fallen below the threshold value curve. Instead of signaling that the threshold curve has been exceeded and/or fallen below, the ultrasonic sensor can also check whether there is a local temporal maximum of the envelope curve above the current threshold curve. If necessary, if the ultrasonic sensor has calculated a new value of the envelope curve, the ultrasonic sensor checks whether there is a maximum of the envelope curve and whether the associated maximum value of the envelope curve is above the threshold curve. A problem with maximum detection is a time delay, firstly due to the time between the time course of the envelope curve exceeding the threshold curve and the occurrence of the maximum, and secondly due to the fact that in order for the maximum to be detected, the descent of the envelope curve must have already safely begun . This means that maximum detection may lead to a delay that is no longer acceptable. However, maximum detection has significant advantages in terms of precision, etc. It therefore makes sense if the higher-level computer system causes the ultrasonic sensor to switch between the two signaling from time to time using appropriate commands in the command phase for optimal detection.
Die Eigenschaften des Ultraschallbursts bzw. des Ultraschallsignals, das der Ultraschallsensor zu Beginn der Ultraschallmessphase bevorzugt aussendet, hängen typischerweise von einem zeitlich vorausgehenden und/oder dem unmittelbar zeitlich vorausgehenden Kommando ab, das bzw. die der Ultraschallsensor in einer zeitlich vorausgehenden und/oder der unmittelbar zeitlich vorausgehenden Kommandophase empfangen hat. Beispielsweise kann das Kommando, das der Ultraschallsensor zuvor empfangen hat genau festlegen welche Art von Ultraschallburst oder Ultraschallsignal der Ultraschallsender in der unmittelbar nachfolgenden Ultraschallmessphase aussenden soll. Es ist aber auch denkbar, dass das Kommando nur einen Teil der denkbaren Parameter des in der Ultraschallmessphase auszusendenden Ultraschallbursts bzw. Ultraschallsignals festlegt. Bevorzugt übernimmt der Ultraschallsensor dann diese nicht geänderten Parameter des Ultraschallbursts bzw. Ultraschallsignals auf einem vorausgehenden Ultraschallmesszyklus oder aus dem unmittelbar vorausgehenden Ultraschallmesszyklus. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Kommando die Chip-Richtung umdreht und somit nur die Funktion von Unterer Eckfrequenz und Startfrequenz des Ultraschallbursts bzw. des Ultraschallsignals vertauscht, die Frequenzwerte aber unverändert lässt. Dementsprechend ist es denkbar, dass ein Kommando Parameter des Ultraschallbursts bzw. des Ultraschallsignals für mehrere Ultraschallmesszyklen festlegt. Solche Parameter können beispielsweise die Startfrequenz des Ultraschallbursts bzw. die Endfrequenz des Ultraschallbursts sein.The properties of the ultrasonic burst or the ultrasonic signal that the ultrasonic sensor preferably emits at the beginning of the ultrasonic measurement phase typically depend on a temporally preceding and/or the immediately preceding command, which the ultrasonic sensor sends in a temporally preceding and/or the immediately preceding received in the preceding command phase. For example, the command that the ultrasonic sensor previously received can specify exactly what type of ultrasonic burst or ultrasonic signal the ultrasonic transmitter should emit in the immediately following ultrasonic measurement phase. However, it is also conceivable that the command only specifies a part of the conceivable parameters of the ultrasound burst or ultrasound signal to be emitted in the ultrasound measurement phase. The ultrasonic sensor then preferably adopts these unchanged parameters of the ultrasonic burst or ultrasonic signal on a previous ultrasonic measurement cycle or from the immediately preceding ultrasonic measurement cycle. For example, it is conceivable that the command reverses the chip direction and thus only swaps the function of the lower corner frequency and starting frequency of the ultrasonic burst or the ultrasonic signal, but leaves the frequency values unchanged. Accordingly, it is conceivable that a command sets parameters of the ultrasound burst or the ultrasound signal for several ultrasound measurement cycles. Such parameters can be, for example, the starting frequency of the ultrasound burst or the end frequency of the ultrasound burst.
Der Ultraschallsensor unterbricht typischerweise die Datenkommunikation vom Ultraschallsensor zum übergeordneten Rechnersystem im UART-Modus mit dem UART-Protokoll für die Dauer der Ultraschallmessphase und wechselt in einen Modus der Datenkommunikation, den das hier vorgelegte Dokument im Folgenden als Signalisierungsmodus bezeichnet, bei dem der Ultraschallsensor über die Datenleitung direkt durch Signalpulse das Auftreten vorbestimmter Ereignisse zeitnah während der Ultraschallmessphase signalisiert. Der Ultraschallsensor überträgt dementsprechend in der Ultraschallmessphase keine Informationen außer diesen Pulsen an das übergeordnete Rechnersystem. Insbesondere führt der Ultraschallsensor in der Ultraschallmessphase keine Datenkommunikation vom Ultraschallsensor zum übergeordneten Rechnersystem entsprechend dem UART-Protokoll durch. Stattdessen führt der Ultraschallsensor die Datenkommunikation vom Ultraschallsensor zum übergeordneten Rechnersystem in der Ultraschallmessphase entsprechend einem speziellen Signalisierungsprotokoll durch. Der Ultraschallsensor verfügt bevorzugt über einen Systemtaktgeber zur Erzeugung eines Systemtakts, der ein oder mehrere digitale Vorrichtungsteilschaltungen des Ultraschallsensors mit einem oder mehreren Takten eines Taktsystems des Ultraschallsensors versorgt.The ultrasonic sensor typically interrupts the data communication from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system in the UART Mode with the UART protocol for the duration of the ultrasonic measurement phase and switches to a data communication mode, which the document presented here hereinafter refers to as signaling mode, in which the ultrasonic sensor signals the occurrence of predetermined events via the data line directly through signal pulses in a timely manner during the ultrasonic measurement phase. Accordingly, the ultrasonic sensor does not transmit any information other than these pulses to the higher-level computer system in the ultrasonic measurement phase. In particular, in the ultrasonic measurement phase, the ultrasonic sensor does not carry out any data communication from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system in accordance with the UART protocol. Instead, the ultrasonic sensor carries out data communication from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system in the ultrasonic measurement phase according to a special signaling protocol. The ultrasonic sensor preferably has a system clock generator for generating a system clock, which supplies one or more digital device subcircuits of the ultrasonic sensor with one or more clocks of a clock system of the ultrasonic sensor.
Der Ultraschallsensor kann auch über einen UART-Taktgeber zur Erzeugung eines UART-Takts verfügen, der ein oder mehrere digitale Vorrichtungsteilschaltungen der UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors mit einem oder mehreren Taktsignalen eines Taktsystems der UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors versorgt. Bevorzugt ist der Systemtakt des Systemtaktgebers so stabil, dass der Phasenunterschied zwischen dem Systemtakt und dem Synchronisationstakt, den das übergeordnete Rechnersystem in der Kommandophase zur Erzeugung des Synchronisationskommandos verwendet weniger als 40% der halben Systemtaktperiode, besser bevorzugt weniger als 20% der halben Systemtaktperiode, besser weniger als 10% der halben Systemtaktperiode beträgt.The ultrasonic sensor can also have a UART clock generator for generating a UART clock, which supplies one or more digital device subcircuits of the UART data interface of the ultrasonic sensor with one or more clock signals of a clock system of the UART data interface of the ultrasonic sensor. The system clock of the system clock generator is preferably so stable that the phase difference between the system clock and the synchronization clock that the higher-level computer system uses in the command phase to generate the synchronization command is less than 40% of half the system clock period, more preferably less than 20% of half the system clock period, better is less than 10% of half the system clock period.
Statt der seriellen UART Datenübertragung legt der Ultraschallsensor das Signal des Datenbusses der UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors auf einen ersten logischen Wert während der Ultraschallmessphase, wenn der Ultraschallsensor kein Echo empfängt.Instead of the serial UART data transmission, the ultrasonic sensor sets the signal of the data bus of the UART data interface of the ultrasonic sensor to a first logical value during the ultrasonic measurement phase when the ultrasonic sensor does not receive an echo.
Statt der seriellen UART Datenübertragung legt der Ultraschallsensor das Signal des Datenbusses der UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors auf einen zweiten logischen Wert während der Ultraschallmessphase, wenn der Ultraschallsensor ein Echo empfängt, wobei der zweite logische Wert bevorzugt vom ersten logischen Wert verschieden ist.Instead of the serial UART data transmission, the ultrasonic sensor sets the signal of the data bus of the UART data interface of the ultrasonic sensor to a second logical value during the ultrasonic measurement phase when the ultrasonic sensor receives an echo, the second logical value preferably being different from the first logical value.
Der Ultraschallsensor kann beispielsweise die Ultraschallmessphase nach einem vorbestimmten Zeitpunkt und/oder bei Vorliegen vorbestimmter Bedingungen beenden. Bevorzugt umfasst hierzu der Ultraschallsensor über einen Zeitgeber, um die bereits verstrichene Zeit der Ultraschallmessphase zu erfassen. Ist eine vorbestimmte Zeit seit dem Start der Ultraschallmessphase oder eine funktionsäquivalente Zeit mit einem anderen Referenzpunkt vergangen, so beendet der Ultraschallsensor bevorzugt die Ultraschallmessphase. Damit beginnt der Ultraschallsensor dann die dritte Phase des Ultraschallmesszyklus.The ultrasonic sensor can, for example, end the ultrasonic measurement phase after a predetermined time and/or when predetermined conditions are present. For this purpose, the ultrasonic sensor preferably includes a timer in order to record the time that has already elapsed in the ultrasonic measurement phase. If a predetermined time has passed since the start of the ultrasonic measurement phase or a functionally equivalent time with a different reference point, the ultrasonic sensor preferably ends the ultrasonic measurement phase. The ultrasonic sensor then begins the third phase of the ultrasonic measurement cycle.
Der Ultraschallsensor beginnt wieder mit dem Ende der Ultraschallmessphase und/oder mit dem Beginn der dritten Phase der Ultraschallmessphase die Kommunikation zwischen dem Ultraschallsensor und dem übergeordneten Rechnersystem entsprechend dem UART-Protokoll. Somit beginnt der Ultraschallsensor mit dem Erreichen des Endes der Ultraschallmessphase bevorzugt wieder mit der UART-Datenübertragung von Daten vom Ultraschallsensor zur übergeordneten Rechnereinheit.The ultrasonic sensor begins communication between the ultrasonic sensor and the higher-level computer system again in accordance with the UART protocol at the end of the ultrasonic measurement phase and/or at the beginning of the third phase of the ultrasonic measurement phase. Thus, when the end of the ultrasonic measurement phase is reached, the ultrasonic sensor preferably begins again with the UART data transmission of data from the ultrasonic sensor to the higher-level computer unit.
Der Ultraschallsensor ist somit dazu eingerichtet, Daten in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus vom Ultraschallsensor zum übergeordneten Rechnersystem zu übertragen.The ultrasonic sensor is thus set up to transmit data from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system in the third phase of the ultrasonic measurement cycle.
Dies hat den Vorteil, dass das übergeordnete Rechnersystem den Ultraschallsensor sehr schnell in der Kommandophase konfigurieren kann und in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus eine erhöhte Menge an Messdaten schnell dem übergeordneten Rechnersystem zur Verfügung stellen kann. Dies ist von besonderer Bedeutung für sicherheitsrelevante Systeme, die ein rechtzeitige Reaktion von Sicherheitssystemen eines Fahrzeugs sicherstellen soll.This has the advantage that the higher-level computer system can configure the ultrasonic sensor very quickly in the command phase and can quickly make an increased amount of measurement data available to the higher-level computer system in the third phase of the ultrasonic measurement cycle. This is of particular importance for safety-relevant systems, which are intended to ensure a timely response from a vehicle's safety systems.
In eine erster Variante des in dieser Schrift vorgestellten Ultraschallsensors können beispielsweise die Daten, die der Ultraschallsensor in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus vom Ultraschallsensor zum übergeordneten Rechnersystem übertragen kann, ein oder mehrere der folgenden Daten umfassen:
- 1. Statusinformationen, die Messwerte physikalischer Parameter des Ultraschallsensors wiedergeben, wobei der Ultraschallsensor hier bevorzugt Messwerte von Spannungswerten von Leitungen innerhalb des Ultraschallsensors gegenüber einem Bezugspotenzial und/oder Messwerte von Stromwerten innerhalb von Leitungen innerhalb des Ultraschallsensors als Daten an das übergeordnete Rechnersystem übermittelt;
- 2. Statusinformationen, die logische Werte logischer Schaltnetzwerke innerhalb des Ultraschallsensors wiedergeben;
- 3. Statusinformationen, die Ergebnisse von Selbsttests des Ultraschallsensors wiedergeben;
- 4. Statusinformationen, die Messwerte der Ultraschallübertragungsstrecke des Ultraschallsensors wiedergeben, in die der Ultraschallsensor hineinsendet und/oder aus der er Ultraschallsignale empfängt;
- 5. Statusinformationen, die angeben, welche Art von Ultraschallburst und/oder Ultraschallsignal der Ultraschallsensor in der unmittelbar vorausgehenden Ultraschallmessphase ausgesendet haben will;
- 6. Statusinformationen, die Werte des Ultraschallbursts und/oder Ultraschallsignals des Ultraschallsensors angeben, den der Ultraschallsensor in der unmittelbar vorausgehenden Ultraschallmessphase ausgesendet haben will;
- 7. Informationen, die Werte des Ultraschallbursts und/oder Ultraschallsignals des angeben, den der Ultraschallsensor in der unmittelbar vorausgehenden Ultraschallmessphase empfangen haben will;
- 8. Echoinformationen, die Messwerte der in der Ultraschallmessphase empfangenen Echos wiedergeben, wobei diese Messwerte insbesondere die Nummer des Echos und/oder den Zeitpunkt des Empfangs des Echos und/oder einen Vertrauenswert für die Wahrscheinlichkeit, dass das Echo tatsächlich ein Echo eines Objekts in der Ultraschallübertragungsstrecke des Ultraschallsensors ist, in die der Ultraschallsensor hineinsendet und/oder aus der er Ultraschallsignale empfängt;
- 9. Kommandoinformationen, die angeben, welche Kommandos bzw. welches Kommando der Ultraschallsensor in einer der vorausgehenden Kommandophasen und/oder in der unmittelbar vorausgehenden Kommandophase empfangen hat;
- 10. Kommandoinformationen, die angeben, welche Kommandos bzw. welches Kommando der Ultraschallsensor in einer der vorausgehenden Kommandophasen und/oder in der unmittelbar vorausgehenden Kommandophase empfangen hat und die bestimmt haben, welche Art von Ultraschallburst bzw. Ultraschallsignal der Ultraschallsensor ausgesendet hat;
- 11. Prüfinformationen der in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus übertragenen Daten, insbesondere CRC-Daten oder dergleichen, wobei das übergeordnete Rechnersystem diese Prüfinformationen prüfen kann, um den ordnungsgemäßen Empfang der Daten zu prüfen, die der Ultraschallsensor an das übergeordnete Rechnersystem in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus überträgt;
- 12. Prüfinformationen der in der Ultraschallmessphase signalisierten Informationen, wobei das übergeordnete Rechnersystem diese Prüfinformationen prüfen kann, um den ordnungsgemäßen Empfang der in der Ultraschallmessphase signalisierten Informationen zu prüfen;
- 13. Prüfinformationen der in der Kommandophase signalisierten Kommandos, wobei das übergeordnete Rechnersystem diese Prüfinformationen prüfen kann, um den ordnungsgemäßen Empfang der in der in der Kommandophase signalisierten Kommandos durch den Ultraschallsensor zu prüfen;
- 14. Prüfinformationen der in der Kommandophase signalisierten Kommandos, die angeben, ob der Ultraschallsensor bei der Übertragung eines oder mehrerer Kommandos in der Kommandophase einen Fehler erkannt hat;
- 15. Prüfinformationen, die die Ergebnisse von Selbsttests oder Tests des Ultraschallsensors wiedergeben;
- 16. Längeninformationen, die angeben oder die es ermöglichen zu berechnen, wie viele Daten der Ultraschallsensor in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus vom Ultraschallsensor zum übergeordneten Rechnersystem übertragenen wird.
- 17. Die Statusinformationen, die der Ultraschallsensor in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus an das übergeordnete Rechnersystem übermittelt und die bevorzugt Messwerte physikalischer Parameter und/oder analoger Signale innerhalb und im Umfeld des Ultraschallsensors wiedergeben, umfassen bevorzugt interne, Spannungswerten von Leitungen innerhalb des Ultraschallsensors gegenüber einem Bezugspotenzial, beispielsweise einer Masseleitung, und/oder Messwerte von Stromwerten innerhalb von Leitungen innerhalb des Ultraschallsensors. Diese Werte sollten sich typischerweise innerhalb vorbestimmter Werteintervallen bewegen, sodass das übergeordnete Rechnersystem diese beispielsweise als Diagnosewerte und/oder als Steuerungsparameter für eine Korrektur von Ultraschallsensorbetriebsparametern verwenden kann. Ein beispielhafter Wert, den das übergeordnete Rechnersystem auf diese Weise in Erfahrung bringen kann, kann beispielsweise eine Temperatur eines Vorrichtungsteils des Ultraschallsensors sein.
- 18. Statusinformationen, die logische Werte logischer Schaltnetzwerke innerhalb des Ultraschallsensors wiedergeben, können zum Beispiel Informationen umfassen, die Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors für die übergeordnete Rechnereinheit bereitstellen. Solche Informationen können beispielsweise Ergebnisse von Selbsttests, Fehler-Flags etc. umfassen.
- 19. Statusinformationen, die Ergebnisse von Selbsttests des Ultraschallsensors wiedergeben. Hierbei kann es sich beispielsweise um Registerwerte von BIST-Vorrichtungen (BIST= Englisch Build-In-Self-Test = eingebaute Selbsttestvorrichtung) des Ultraschallsensors oder von Teilvorrichtungen des Ultraschallsensors handeln. Auch kann es sich um Messwerte analoger Werte von Spannungswerten von Schaltungsknoten innerhalb des Ultraschallsensors und/oder von Stromwerten der elektrischen Ströme elektrischer Leitungen innerhalb des Ultraschallsensors und/oder von Messwerten anderer physikalischer Parameter handeln. Solche anderen physikalischen Parameter können beispielsweise Temperaturmesswerte von Orten innerhalb des Ultraschallsensors oder von außerhalb des Ultraschallsensors insbesondere aus dessen Umfeld sein. Auch können solche anderen physikalischen Parameter beispielsweise erfasste mechanische Parameter von Vorrichtungsteilen des Ultraschallsensors sein. Hier kommen beispielsweise Messwerte des Schwingungsverhaltens und/oder des Dämpfungsverhaltens der Schwingkörper des Ultraschallsensors in Frage. Außerdem können beispielweise solche Messwerte Laufzeitwerte von Ultraschallsignalen von anderen Ultraschallsensoren zu diesem Ultraschallsensor und/oder die ermittelten Parameter solcher Ultraschallsignale zwischen Ultraschallsystemen innerhalb eines Ultraschallsystems mit mehreren Ultraschallsensoren sein, deren Teil der Ultraschallsensor und das übergeordnete Rechnersystem sind. Die Vorrichtungsteile, also beispielsweise ein oder mehrere Ultraschallsensoren und das übergeordnete Rechnersystem, eines solchen Ultraschallsystems sind bevorzugt zumindest teilweise über einen oder mehrere Datenverbindungen miteinander verbunden.
- 20. Statusinformationen, die Messwerte der Ultraschallübertragungsstrecke des Ultraschallsensors wiedergeben, in die der Ultraschallsensor hineinsendet und/oder aus der er Ultraschallsignale empfängt. Bevorzugt charakterisiert der Ultraschallsensor im Betrieb die Übertragungsstrecke vom Ultraschallsensor zu einem Objekt und zurück. Im einfachsten Fall kann es sich bei diesen Daten um die Daten eines Objekts handeln. Es kann sich aber auch um Daten handeln, die beispielsweise angeben, wie sich ein beispielsweise zuvor detektiertes Echo wahrscheinlich bis zur nächsten Messung verändern wird bzw. um Daten, die eine solche Vorhersage ermöglichen oder unterstützen.
- 21. Statusinformationen, die angeben, welche Art von Ultraschallburst und/oder Ultraschallsignal der Ultraschallsensor in einer vorausgehenden Ultraschallmessphase ausgesendet haben will. Hier übergibt der Ultraschallsensor typischerweise die Daten des ausgesendeten Ultraschallbursts oder Ultraschallsignals bzw. einen oder mehrere Parameter der Parameter, mit denen die Teilvorrichtung des Ultraschallsensors bei der Aussendung eines zeitlich vorausgehenden Ultraschallbursts bzw. Ultraschallsignals konfiguriert war. Dies ermöglicht es dem übergeordneten Rechnersystem die Korrektheit der Konfiguration des Ultraschallsensors und der relevanten Teilvorrichtungen des Ultraschallsensors zu überprüfen.
- 22. Statusinformationen, die angeben, welche Art von Ultraschallburst und/oder Ultraschallsignal der Ultraschallsensor in der unmittelbar vorausgehenden Ultraschallmessphase ausgesendet haben will. Hier übergibt der Ultraschallsensor typischerweise die Daten des unmittelbar zuvor ausgesendeten Ultraschallbursts oder Ultraschallsignals bzw. einen oder mehrere Parameter der Parameter, mit denen die Teilvorrichtung des Ultraschallsensors bei der Aussendung eines zeitlich unmittelbar vorausgehenden Ultraschallbursts bzw. Ultraschallsignals konfiguriert war. Dies ermöglicht es dem übergeordneten Rechnersystem die Korrektheit der Konfiguration des Ultraschallsensors und der relevanten Teilvorrichtungen des Ultraschallsensors zu überprüfen.
- 23. Informationen, die Werte des Ultraschallbursts und/oder Ultraschallsignals angeben, den der Ultraschallsensor in der unmittelbar vorausgehenden Ultraschallmessphase empfangen haben will. Hierbei kann es sich beispielsweise
- a. um den Wert einer detektierten zeitlichen Verzögerung eines empfangenen Ultraschallbursts und/oder eines Ultraschallsignals gegenüber einem Referenzzeitpunkt innerhalb der Ultraschallmessphase und/oder
- b. um den Wert einer empfangenen Maximalamplitude des empfangenen Ultraschallbursts und/oder des empfangenen Ultraschallsignals und/oder
- c. um einem ermittelten Wert einer Bewertung des empfangenen Ultraschallbursts und/oder des empfangenen Ultraschallsignals (Confidence-Level), und/oder
- d. um einen Wert, der angibt, ob der empfangene Ultraschallburst und/oder das empfangene Ultraschallsignal eine Kodierung aufwies, und/oder
- e. um einen Wert, der angibt, ob der empfangene Ultraschallburst und/oder das empfangene Ultraschallsignal einen Chirp aufwies, und/oder
- f. um einen Wert, der angibt, ob der empfangene Ultraschallburst und/oder das empfangene Ultraschallsignal einen Chirp einer bestimmten Chirp-Richtung aufwies, und/oder
- g. um einen Wert, der angibt, ob der empfangene Ultraschallburst und/oder das empfangene Ultraschallsignal mit einem zuvor in einem zeitlich vorausgehenden Ultraschallmesszyklus empfangenen Ultraschallburst und/oder einem zuvor in einem zeitlich vorausgehenden Ultraschallmesszyklus empfangenen Ultraschallsignal korreliert ist, wobei dies bei sich bewegenden Objekten im Umfeld des Ultraschallsensors beispielsweise die Echos eines solchen sich bewegenden Objekts über mehrere Ultraschallmesszyklen hinweg verketten kann.
- 24. Echoinformationen, die Messwerte der in der Ultraschallmessphase empfangenen Echos wiedergeben, wobei diese Messwerte insbesondere die Nummer des Echos innerhalb des aktuellen Ultraschallmesszyklus und/oder insbesondere die Nummer des Echos innerhalb einer vorbestimmten Anzahl von Ultraschallmesszyklen und/oder insbesondere die Nummer des Echos seit der Inbetriebnahme des Ultraschallmesszyklus und/oder den Zeitpunkt des Empfangs des Echos und/oder die maximale Amplitude des Echos und/oder einen Vertrauenswert für die Wahrscheinlichkeit, dass das Echo tatsächlich ein Echo eines Objekts in der Ultraschallübertragungsstrecke des Ultraschallsensors ist, in die der Ultraschallsensor hineinsendet und/oder aus der der Ultraschallsensor Ultraschallsignale empfängt. Dies hat den Vorteil, dass der Ultraschallsensor hier dem übergeordneten Rechnersystem weitere Zusatzinformationen zur Verfügung stellt, die es dem übergeordneten Rechnersystem ermöglichen, die empfangenen Echos sicher zu bewerten.
- 25. Kommandoinformationen, die angeben, welche Kommandos bzw. welches Kommando der Ultraschallsensor in einer der vorausgehenden Kommandophasen und/oder in der unmittelbar vorausgehenden Kommandophase empfangen hat. Dies ermöglicht es dem übergeordneten Rechnersystem, zu überprüfen, ob der Ultraschallsensor die übergebenen Kommandos richtig erkannt und ausgeführt hat. Beispielsweise kann der Ultraschalsensor hier auch Abweichungen von den Vorgaben, beispielsweise aufgrund eines irgendwie gearteten, aber notwendigen Notlaufs des Ultraschallsensors an das übergeordnete Rechnersystem signalisieren.
- 26. Kommandoinformationen, die angeben, welche Kommandos bzw. welches Kommando der Ultraschallsensor in einer der vorausgehenden Kommandophasen und/oder in der unmittelbar vorausgehenden Kommandophase empfangen hat und die bestimmt haben, welche Art von Ultraschallburst bzw. Ultraschallsignal der Ultraschallsensor ausgesendet hat. Dies ermöglicht es dem übergeordneten Rechnersystem ebenfalls, zu überprüfen, ob der Ultraschallsensor die übergebenen Kommandos richtig erkannt und ausgeführt hat. Beispielsweise kann der Ultraschalsensor hier auch hier wieder Abweichungen von den Vorgaben, beispielsweise aufgrund eines irgendwie gearteten, aber notwendigen Notlaufs des Ultraschallsensors an das übergeordnete Rechnersystem signalisieren.;
- 27. Prüfinformationen der in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus übertragenen Daten, insbesondere CRC-Daten (CRC=Englisch: Cyclic Redundancy Check= Zyklische Redundanzprüfung) oder dergleichen, wobei das übergeordnete Rechnersystem diese Prüfinformationen prüfen kann, um den ordnungsgemäßen Empfang der Daten zu prüfen, die der Ultraschallsensor an das übergeordnete Rechnersystem in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus überträgt. Weitere Informationen finden sich beispielsweise unter https://de.wikipedia.org/wiki/Zyklische_Redundanzpr%C3%BCfung. Lt. Wikipedia (Download 22.07.2022) ist die zyklische Redundanzprüfung (englisch cyclic redundancy check, daher meist CRC) ist ein „Verfahren zur Bestimmung eines Prüfwerts für Daten, um Fehler bei der Übertragung oder Speicherung erkennen zu können. Im Idealfall kann das Verfahren sogar die empfangenen Daten selbständig korrigieren, um eine erneute Übertragung zu vermeiden.“.
- 28. Prüfinformationen der in der Ultraschallmessphase signalisierten Informationen, wobei das übergeordnete Rechnersystem diese Prüfinformationen prüfen kann, um den ordnungsgemäßen Empfang der in der Ultraschallmessphase signalisierten Informationen zu prüfen. Sofern das übergeordnete Rechnersystem und der Ultraschallsensor geeignete Prüfinformationen verwenden, kann das übergeordnete Rechnersystem diese nutzen, um ggf. eine fehlerhafte Signalisierung der Informationen in der Ultraschallmessphase vom Ultraschallsensor zum übergeordneten Rechnersystem zu erkennen und ggf. sofern noch möglich korrigieren. Da der Ultraschallsensor die Informationen in der Ultraschallmessphase getaktet synchron zum Systemtakt oder dem UART-Takt oder dem Sendetakt des Sendetaktsignals überträgt, können beispielsweise die so in der Ultraschallmessphase über den Datenbus übertragenen Bits als ein langes Datenwort betrachtet werden. Der Ultraschallsensor kann für dieses extrem lange Datenwort der Signalisierung der Übertragung der Informationen in der Ultraschallmessphase oder für Teile desselben eine erste Prüfinformation - beispielsweise ein Parity-Bit oder ein CRC-Statuswort oder dergleichen - berechnen und an das übergeordnete Rechnersystem übertragen. In der Folge kann das übergeordnete Rechnersystem eine fehlerhafte Informationssignalisierung in der Ultraschallmessphase erkennen. Hierzu berechnet vorzugsweise das übergeordnete Rechnersystem bevorzugt eine rechnersystemseitige, zweite Prüfinformation in analoger Weise aus den durch das übergeordnete Rechnersystem vom Ultraschallsensor in der Ultraschallmessphase empfangenen Daten und vergleicht diese zweite Prüfinformation mit der ersten Prüfinformation, die das übergeordnete Rechnersystem vom Ultraschallsensor erhalten hat. Bei einer Nichtübereinstimmung der ersten Prüfinformation mit der zweiten Prüfinformation kann beispielsweise das übergeordnete Rechnersystem die in der Ultraschallmessphase vom Ultraschallsensor empfangenen Informationenverwerfen oder in zumindest unschädlicher Weise oder zumindest in weniger schädlicher Weise verwenden.
- 29. Prüfinformationen der in der Kommandophase signalisierten Kommandos, wobei das übergeordnete Rechnersystem diese Prüfinformationen prüfen kann, um den ordnungsgemäßen Empfang der in der in der Kommandophase signalisierten Kommandos durch den Ultraschallsensor zu prüfen. Beispielsweise kann der Ultraschallsensor in der Kommandophase die Prüfinformation des empfangenen Kommandos ermitteln und hier an das übergeordnete Rechnersystem zurückspiegeln.
- 30. Prüfinformationen der in der Kommandophase signalisierten Kommandos, die angeben, ob der Ultraschallsensor bei der Übertragung eines oder mehrerer Kommandos in der Kommandophase einen Fehler erkannt hat. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn das übergeordnete Rechnersystem dem Ultraschallsensor ein oder mehrere Kommandos mit einer ersten Prüfinformation, beispielsweise einem Parity-Bit und/oder CRC-Prüfdaten übermittelt. Bevorzugt ermittelt der Ultraschallsensor auf Basis des empfangenen Kommandos bzw. der empfangenen Kommandos eine zweite Prüfinformation und prüft diese gegen die erste Prüfinformation. Hierdurch kann der Ultraschallsensor ein fehlerhaftes Kommando erkennen und ein Fehlkonfiguration des Ultraschallsensors mitten im Betrieb vermeiden. Durch die Rückmeldung an das übergeordnete Rechnersystem versetzt der Ultraschallsensor das übergeordnete Rechnersystem in die Lage, im Falle der fehlerhaften Übermittlung eines Kommandos an den Ultraschallsensor Gegenmaßnahmen zu ergreifen, beispielsweise das nicht erfolgreich übermittelte Kommando erneut an den Ultraschallsensor zu senden.;
- 31. Längeninformationen, die angeben oder die es ermöglichen zu berechnen, wie viele Daten der Ultraschallsensor in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus vom Ultraschallsensor zum übergeordneten Rechnersystem übertragenen wird.
- 1. Status information that reflects measured values of physical parameters of the ultrasonic sensor, the ultrasonic sensor here preferably transmitting measured values of voltage values of lines within the ultrasonic sensor relative to a reference potential and / or measured values of current values within lines within the ultrasonic sensor as data to the higher-level computer system;
- 2. Status information that reflects logical values of logical switching networks within the ultrasonic sensor;
- 3. Status information reflecting results of ultrasonic sensor self-tests;
- 4. Status information that reflects measured values of the ultrasonic transmission path of the ultrasonic sensor, into which the ultrasonic sensor sends and / or from which it receives ultrasonic signals;
- 5. Status information indicating what type of ultrasonic burst and/or ultrasonic signal the ultrasonic sensor wants to have emitted in the immediately preceding ultrasonic measurement phase;
- 6. Status information indicating values of the ultrasonic burst and/or ultrasonic signal of the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor claims to have emitted in the immediately preceding ultrasonic measurement phase;
- 7. Information indicating values of the ultrasonic burst and/or ultrasonic signal that the ultrasonic sensor claims to have received in the immediately preceding ultrasonic measurement phase;
- 8. Echo information that reproduces measured values of the echoes received in the ultrasonic measurement phase, these measured values in particular the number of the echo and / or the time of reception of the echo and / or a confidence value for the probability that the echo is actually an echo of an object in the Ultrasonic transmission path of the ultrasonic sensor is into which the ultrasonic sensor sends and/or from which it receives ultrasonic signals;
- 9. Command information indicating which commands the ultrasonic sensor received in one of the preceding command phases and/or in the immediately preceding command phase;
- 10. Command information that indicates which commands or command the ultrasonic sensor received in one of the preceding command phases and/or in the immediately preceding command phase and which determined what type of ultrasonic burst or ultrasonic signal the ultrasonic sensor emitted;
- 11. Test information of the data transmitted in the third phase of the ultrasonic measurement cycle, in particular CRC data or the like, whereby the higher-level computer system can check this test information in order to check the proper reception of the data that the ultrasonic sensor sends to the higher-level computer system in the third phase of the Ultrasonic measurement cycle transmits;
- 12. Test information of the information signaled in the ultrasonic measurement phase, whereby the higher-level computer system can check this test information in order to check the proper reception of the information signaled in the ultrasonic measurement phase;
- 13. Test information of the commands signaled in the command phase, whereby the higher-level computer system can check this test information in order to check the proper reception of the commands signaled in the command phase by the ultrasonic sensor;
- 14. Test information for the commands signaled in the command phase, indicating whether the ultrasonic sensor detected an error when transmitting one or more commands in the command phase;
- 15. Test information reflecting the results of self-tests or tests of the ultrasonic sensor;
- 16. Length information that indicates or makes it possible to calculate how much data the ultrasonic sensor will transmit from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system in the third phase of the ultrasonic measurement cycle.
- 17. The status information that the ultrasonic sensor transmits to the higher-level computer system in the third phase of the ultrasonic measurement cycle and which preferably reflects measured values of physical parameters and/or analog signals within and in the vicinity of the ultrasonic sensor preferably includes internal voltage values of lines within the ultrasonic sensor relative to one Reference potential, for example a ground line, and/or measured values of current values within lines within the ultrasonic sensor. These values should typically be within predetermined value intervals, so that the higher-level computer system can use them, for example, as diagnostic values and/or as control parameters for correcting ultrasonic sensor operating parameters. An exemplary value that the higher-level computer system can find out in this way can, for example, be a temperature of a device part of the ultrasonic sensor.
- 18. Status information, the logical values of logical switching networks within the Ultra Sound sensor can, for example, include information that provides device parts of the ultrasonic sensor for the higher-level computer unit. Such information may include, for example, self-test results, error flags, etc.
- 19. Status information reflecting results of ultrasonic sensor self-tests. These can be, for example, register values of BIST devices (BIST = Build-In-Self-Test = built-in self-test device) of the ultrasonic sensor or of sub-devices of the ultrasonic sensor. They can also be measured values of analog values of voltage values of circuit nodes within the ultrasonic sensor and/or of current values of the electrical currents of electrical lines within the ultrasonic sensor and/or of measured values of other physical parameters. Such other physical parameters can be, for example, temperature measurements from locations within the ultrasonic sensor or from outside the ultrasonic sensor, in particular from its surroundings. Such other physical parameters can also be, for example, recorded mechanical parameters of device parts of the ultrasonic sensor. For example, measured values of the vibration behavior and/or the damping behavior of the oscillating bodies of the ultrasonic sensor come into question here. In addition, such measured values can, for example, be transit time values of ultrasonic signals from other ultrasonic sensors to this ultrasonic sensor and/or the determined parameters of such ultrasonic signals between ultrasonic systems within an ultrasonic system with several ultrasonic sensors, of which the ultrasonic sensor and the higher-level computer system are part. The device parts, for example one or more ultrasonic sensors and the higher-level computer system, of such an ultrasonic system are preferably at least partially connected to one another via one or more data connections.
- 20. Status information that reflects measured values of the ultrasonic transmission path of the ultrasonic sensor, into which the ultrasonic sensor sends and/or from which it receives ultrasonic signals. During operation, the ultrasonic sensor preferably characterizes the transmission path from the ultrasonic sensor to an object and back. In the simplest case, this data can be the data of an object. However, it can also be data that indicates, for example, how a previously detected echo is likely to change by the next measurement or data that enables or supports such a prediction.
- 21. Status information that indicates what type of ultrasonic burst and/or ultrasonic signal the ultrasonic sensor wants to have emitted in a previous ultrasonic measurement phase. Here, the ultrasonic sensor typically transfers the data of the emitted ultrasonic burst or ultrasonic signal or one or more parameters of the parameters with which the sub-device of the ultrasonic sensor was configured when emitting a preceding ultrasonic burst or ultrasonic signal. This enables the higher-level computer system to check the correctness of the configuration of the ultrasonic sensor and the relevant sub-devices of the ultrasonic sensor.
- 22. Status information that indicates what type of ultrasonic burst and/or ultrasonic signal the ultrasonic sensor wants to have emitted in the immediately preceding ultrasonic measurement phase. Here, the ultrasonic sensor typically transfers the data of the ultrasonic burst or ultrasonic signal that was emitted immediately before or one or more parameters of the parameters with which the sub-device of the ultrasonic sensor was configured when an immediately preceding ultrasonic burst or ultrasonic signal was emitted. This enables the higher-level computer system to check the correctness of the configuration of the ultrasonic sensor and the relevant sub-devices of the ultrasonic sensor.
- 23. Information indicating values of the ultrasonic burst and/or ultrasonic signal that the ultrasonic sensor claims to have received in the immediately preceding ultrasonic measurement phase. This can be the case, for example
- a. around the value of a detected time delay of a received ultrasound burst and / or an ultrasound signal compared to a reference time within the ultrasound measurement phase and / or
- b. around the value of a received maximum amplitude of the received ultrasonic burst and / or the received ultrasonic signal and / or
- c. around a determined value of an evaluation of the received ultrasound burst and/or the received ultrasound signal (confidence level), and/or
- d. a value that indicates whether the received ultrasound burst and/or the received ultrasound signal had a coding, and/or
- e. a value indicating whether the received ultrasonic burst and/or the received ultrasonic signal had a chirp, and/or
- f. a value indicating whether the received ultrasonic burst and/or the received ultrasonic signal had a chirp of a specific chirp direction, and/or
- G. a value that indicates whether the received ultrasound burst and/or the received ultrasound signal is correlated with an ultrasound burst previously received in a previous ultrasound measurement cycle and/or an ultrasound signal previously received in a previous ultrasound measurement cycle, this being the case with moving objects in the environment of the ultrasonic sensor, for example, can chain the echoes of such a moving object over several ultrasonic measurement cycles.
- 24. Echo information that reproduces measured values of the echoes received in the ultrasonic measurement phase, these measured values in particular the number of the echo within the current ultrasonic measurement cycle and / or in particular the number of the echo within a predetermined number of ultrasonic measurement cycles and / or in particular the number of the echo since Commissioning of the ultrasonic measurement cycle and/or the time of reception of the echo and/or the maximum amplitude of the echo and/or a confidence value for the probability that the echo is actually an echo of an object in the ultrasonic transmission path of the ultrasonic sensor into which the ultrasonic sensor sends and /or from which the ultrasonic sensor receives ultrasonic signals. This has the advantage that the ultrasonic sensor provides the higher-level computer system with further additional information, which enables the higher-level computer system to reliably evaluate the received echoes.
- 25. Command information indicating which commands the ultrasonic sensor received in one of the preceding command phases and/or in the immediately preceding command phase. This enables the higher-level computer system to check whether the ultrasonic sensor has correctly recognized and executed the commands passed. For example, the ultrasonic sensor can also signal deviations from the specifications to the higher-level computer system, for example due to some kind of but necessary emergency operation of the ultrasonic sensor.
- 26. Command information that indicates which commands or command the ultrasonic sensor received in one of the preceding command phases and/or in the immediately preceding command phase and which determined what type of ultrasonic burst or ultrasonic signal the ultrasonic sensor emitted. This also enables the higher-level computer system to check whether the ultrasonic sensor has correctly recognized and executed the commands passed. For example, the ultrasonic sensor can here again signal deviations from the specifications, for example due to some kind of but necessary emergency operation of the ultrasonic sensor, to the higher-level computer system.;
- 27. Test information of the data transmitted in the third phase of the ultrasonic measurement cycle, in particular CRC data (CRC = Cyclic Redundancy Check) or the like, whereby the higher-level computer system can check this test information in order to check the proper receipt of the data, which the ultrasonic sensor transmits to the higher-level computer system in the third phase of the ultrasonic measurement cycle. Further information can be found, for example, at https://de.wikipedia.org/wiki/Zyklische_Redundanzpr%C3%BCfung. Lt. Wikipedia (Download July 22, 2022) is the cyclic redundancy check (English cyclic redundancy check, therefore usually CRC) is a “procedure for determining a check value for data in order to be able to detect errors during transmission or storage. Ideally, the process can even correct the received data independently in order to avoid retransmission.”
- 28. Test information of the information signaled in the ultrasonic measurement phase, whereby the higher-level computer system can check this test information in order to check the proper reception of the information signaled in the ultrasonic measurement phase. If the higher-level computer system and the ultrasonic sensor use suitable test information, the higher-level computer system can use this to detect, if necessary, incorrect signaling of the information in the ultrasonic measurement phase from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system and, if necessary, correct it. Since the ultrasonic sensor carries the information in In the ultrasonic measurement phase, the bits transmitted via the data bus in the ultrasonic measurement phase can, for example, be viewed as a long data word. The ultrasonic sensor can calculate first test information - for example a parity bit or a CRC status word or the like - for this extremely long data word for signaling the transmission of information in the ultrasonic measurement phase or for parts of it and transmit it to the higher-level computer system. As a result, the higher-level computer system can detect incorrect information signaling in the ultrasound measurement phase. For this purpose, the higher-level computer system preferably calculates second test information on the computer system side in an analogous manner from the data received by the higher-level computer system from the ultrasonic sensor in the ultrasonic measurement phase and compares this second test information with the first test information that the higher-level computer system received from the ultrasonic sensor. If the first test information does not match the second test information, the higher-level computer system can, for example, discard the information received from the ultrasonic sensor in the ultrasonic measurement phase or use it in at least a harmless manner or at least in a less harmful manner.
- 29. Test information of the commands signaled in the command phase, whereby the higher-level computer system can check this test information in order to check the proper reception of the commands signaled in the command phase by the ultrasonic sensor. For example, in the command phase, the ultrasonic sensor can determine the test information of the received command and reflect it back to the higher-level computer system.
- 30. Test information for the commands signaled in the command phase, which indicates whether the ultrasonic sensor detected an error when transmitting one or more commands in the command phase. This is possible in particular if the higher-level computer system transmits one or more commands with first test information, for example a parity bit and/or CRC test data, to the ultrasonic sensor. The ultrasonic sensor preferably determines second test information based on the received command or commands and checks this against the first test information. This allows the ultrasonic sensor to recognize an incorrect command and avoid misconfiguration of the ultrasonic sensor in the middle of operation. By providing feedback to the higher-level computer system, the ultrasonic sensor enables the higher-level computer system to take countermeasures in the event of an incorrect transmission of a command to the ultrasonic sensor, for example to resend the unsuccessfully transmitted command to the ultrasonic sensor.;
- 31. Length information that indicates or makes it possible to calculate how much data the ultrasonic sensor will transmit from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system in the third phase of the ultrasonic measurement cycle.
In einer zweiten Variante des hier vorgestellten Ultraschallsensors erzeugt der Ultraschallsensor typischerweise intern innerhalb des Ultraschallsensors ein Empfangssignal eines Ultraschalltransducers des Ultraschallsensors bzw. eines Ultraschallempfängers des Ultraschallsensors. Der Ultraschallsensor bildet dieses Signal bevorzugt in Abhängigkeit von einem akustischen Ultraschallsignal, das der Ultraschallsensor empfängt bzw. empfangen hat.In a second variant of the ultrasonic sensor presented here, the ultrasonic sensor typically generates a received signal internally within the ultrasonic sensor from an ultrasonic transducer of the ultrasonic sensor or an ultrasonic receiver of the ultrasonic sensor. The ultrasonic sensor preferably forms this signal as a function of an acoustic ultrasonic signal that the ultrasonic sensor receives or has received.
Ein Problem ist, dass die UART-Datenschnittstelle Des Ultraschallsensors einen UART-Takt benötigt, der frequenz- und phasenstabil auf den Takt eingeregelt ist, den das übergeordnete Rechnersystem für seine UART-Datenschnittstelle verwendet.One problem is that the UART data interface of the ultrasonic sensor requires a UART clock that is frequency and phase stable to the clock that the higher-level computer system uses for its UART data interface.
Hierzu schlägt das hier vorgelegte Dokument zum Ersten vor, dass der Ultraschallsensor ein Synchronisationssignal zur Synchronisation der UART-Taktfrequenz eines Teilnehmers der UART-Kommunikation über die UART-Datenschnittstelle übermittelt. Hierdurch kann der Ultraschallsensor den UART-Taktgenerator des übergeordneten Rechnersystems und damit den UART-Takt der UART-Datenschnittstelle des übergeordneten Rechnersystems mit dem UART-Takt der UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors synchronisieren. Beispielsweise kann die UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors einen Synchronisationsimpuls oder eine Folge aufeinander alternierend folgender Einsen und Nullen (Folgen 01010101.... oder 10101010...) senden. Beispielsweise kann die UART-Datenschnittstelle des übergeordneten Rechnersystems ein solches Synchronisationssignal erkennen und dem UART-Taktgenerator des übergeordneten Rechnersystems ein korrespondierendes Ist-Signal für die Frequenz und/oder die Phase zur Verfügung stellen, woraufhin der UART-Taktgenerator des übergeordneten Rechnersystems den UART-Takt des übergeordneten Rechnersystems nachregelt, sodass letztlich dann der UART-Takt des übergeordneten Rechnersystems synchron und im Wesentlichen frequenzgleich zum UART-Takt bzw. Systemtakt des Ultraschallsensors arbeitet.For this purpose, the document presented here firstly suggests that the ultrasonic sensor transmits a synchronization signal for synchronizing the UART clock frequency of a participant in the UART communication via the UART data interface. This allows the ultrasonic sensor to synchronize the UART clock generator of the higher-level computer system and thus the UART clock of the UART data interface of the higher-level computer system with the UART clock of the UART data interface of the ultrasonic sensor. For example, the UART data interface of the ultrasonic sensor can send a synchronization pulse or a sequence of alternating ones and zeros (sequences 01010101... or 10101010...). For example, the UART data interface of the higher-level computer system can recognize such a synchronization signal and provide the UART clock generator of the higher-level computer system with a corresponding actual signal for the frequency and / or the phase, whereupon the UART clock generator of the higher-level computer system receives the UART clock of the higher-level computer system applies, so that ultimately the UART clock of the higher-level computer system works synchronously and essentially at the same frequency as the UART clock or system clock of the ultrasonic sensor.
Hierzu schlägt das hier vorgelegte Dokument zum Zweiten vor, dass das übergeordnete Rechnersystem ein Synchronisationssignal zur Synchronisation der UART-Taktfrequenz eines Teilnehmers der UART-Kommunikation über die UART-Datenschnittstelle übermittelt. Hierdurch kann das übergeordnete Rechnersystems den UART-Taktgenerator des Ultraschallsensors und damit den UART-Takt der UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors mit dem UART-Takt der UART-Datenschnittstelle des übergeordneten Rechnersystems synchronisieren. Beispielsweise kann die UART-Datenschnittstelle des übergeordneten Rechnersystems einen Synchronisationsimpuls oder eine Folge aufeinander alternierend folgender Einsen und Nullen (Folgen 01010101.... oder 10101010...) senden. Beispielsweise kann die UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensor ein solches Synchronisationssignal erkennen und dem UATT-Taktgenerator des Ultraschallsensors ein korrespondierendes Ist-Signal für die Frequenz und/oder die Phase zur Verfügung stellen, woraufhin der UART-Taktgenerator des Ultraschallsensors den UART-Takt des Ultraschallsensors nachregelt, sodass letztlich dann der UART-Takt des Ultraschallsensors synchron und im Wesentlichen frequenzgleich zum UART-Takt bzw. Systemtakt des übergeordneten Rechnersystems arbeitet.For this purpose, the document presented here secondly suggests that the higher-level computer system transmits a synchronization signal for synchronizing the UART clock frequency of a participant in the UART communication via the UART data interface. This allows the higher-level computer system to synchronize the UART clock generator of the ultrasonic sensor and thus the UART clock of the UART data interface of the ultrasonic sensor with the UART clock of the UART data interface of the higher-level computer system. For example, the UART data interface of the higher-level computer system can send a synchronization pulse or a sequence of alternating ones and zeros (sequences 01010101... or 10101010...). For example, the UART data interface of the ultrasonic sensor can recognize such a synchronization signal and provide the UATT clock generator of the ultrasonic sensor with a corresponding actual signal for the frequency and/or the phase, whereupon the UART clock generator of the ultrasonic sensor readjusts the UART clock of the ultrasonic sensor , so that ultimately the UART clock of the ultrasonic sensor works synchronously and essentially at the same frequency as the UART clock or system clock of the higher-level computer system.
In einer dritten Variante der hier vorgestellten Vorrichtung weist der der Ultraschallsensor einen Systemtakt und/oder einen UART-Systemtakt der UART-Datenschnittstelle auf. In dieser dritten Variante ändert der Ultraschallsensor Parameter des Systemtakts und/oder des UART-Systemtakts in Abhängigkeit von einem dem Ultraschallsensor typischerweise durch das übergeordnete Rechnersystem übermittelten Synchronisationssignal zur Synchronisation der UART-Taktfrequenz.In a third variant of the device presented here, the ultrasonic sensor has a system clock and/or a UART system clock of the UART data interface. In this third variant, the ultrasonic sensor changes parameters of the system clock and/or the UART system clock depending on a synchronization signal typically transmitted to the ultrasonic sensor by the higher-level computer system for synchronizing the UART clock frequency.
In einer vierten Variante kann der Ultraschallsensor eines oder mehrere Kommandos in der Kommandophase empfangen. Der Ultraschallsensor prüft bevorzugt ein solches, empfangenes Kommando bzw. eine empfangene Kombination mehrerer empfangener Kommandos auf Zulässigkeit. Bevorzugt führt der Ultraschallsensor eines oder mehrere empfangene und zulässige Kommandos bevorzugt innerhalb der Ultraschallmessphase oder der nachfolgenden dritten Phase innerhalb des Ultraschallmesszyklus, zumindest aber innerhalbe einer oder mehrerer der nachfolgenden Ultraschallmessphasen aus. Ein solches Kommando kann eines oder mehrere der folgenden Kommandos und/oder Unterkommandos umfassen.In a fourth variant, the ultrasonic sensor can receive one or more commands in the command phase. The ultrasonic sensor preferably checks such a received command or a received combination of several received commands for admissibility. Preferably, the ultrasonic sensor executes one or more received and permissible commands, preferably within the ultrasonic measurement phase or the subsequent third phase within the ultrasonic measurement cycle, but at least within one or more of the subsequent ultrasonic measurement phases. Such a command may include one or more of the following commands and/or subcommands.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich beispielsweise um eine Synchronisationsinformation zur Synchronisation eines Systemtakts des Ultraschallsensors und/oder eines UART-Takts der UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors beispielsweise mit dem UART-Takt und/oder einem Systemtakt des übergeordneten Rechnersystems handeln.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, be synchronization information for synchronizing a system clock of the ultrasonic sensor and/or a UART clock of the UART data interface of the ultrasonic sensor, for example with the UART clock and/or a system clock of the higher-level computer system.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich beispielsweise um eine Längeninformation handeln, die angibt welche Länge das nachfolgende Kommando bzw. der Rest des Kommandos hat und/oder wie viele Kommandodaten das nachfolgende Kommando bzw. der Rest des Kommandos umfasst. Das übergeordnete Rechnersystem kann diese Länge beispielsweise je nach Implementierung in Bit, Byte, Datenworten, Anzahl Kommandos und dergleichen an den Ultraschallsensor übermitteln. Bei der Länge des Kommandos das übergeordnete Rechnersystem an den Ultraschallsensor an den Ultraschallsensor in der Kommandophase beispielsweise als Unterkommando übermittelt, kann es sich um die Länge des Kommandos die Länge des Rests des Kommandos und/oder um die Länge mehrerer Kommandos und/oder die Länge von Unterkommandos des Kommandos und/oder die Länge einer Gruppe von Unterkommandos des Kommandos handelnA command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, be length information that indicates what length the following command or the rest of the command has and/or how much command data the following command or the rest of the command contains Commands included. The higher-level computer system can, for example, transmit this length to the ultrasonic sensor in bits, bytes, data words, number of commands and the like, depending on the implementation. The length of the command transmitted by the higher-level computer system to the ultrasonic sensor in the command phase, for example as a subcommand, can be the length of the command, the length of the rest of the command and/or the length of several commands and/or the length of sub-commands of the command and/or the length of a group of sub-commands of the command
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich beispielsweise um eine Prüfinformation, insbesondere ein Prüfbit und/oder einen Prüfwert, wie insbesondere eine CRC-Check-Summe, des Kommandos und/oder mehrerer Kommandos und/oder von Unterkommandos des Kommandos und/oder einer Gruppe von Unterkommandos des Kommandos handeln.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, be a check information item, in particular a check bit and/or a check value, such as in particular a CRC check sum, of the command and/or several commands and/or of Subcommands of the command and/or a group of subcommands of the command act.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich beispielsweise um eine die Anzahl der Unterkommandos, die das gesamte Kommando bilden, handeln. Dies ermöglicht es dem Ultraschallsensor, zu überprüfen, ob er die richtige Anzahl an Kommandos bzw. Unterkommandos erkannt hat. Stellt der Ultraschallsensor beispielsweise fest, dass er nicht die korrekte Anzahl an Kommandos bzw. Unterkommandos erkannt hat, so kann er beispielsweise alle Kommandos einer solchen Kommando- oder Unterkommandofolge verwerfen.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, be the number of subcommands that form the entire command. This allows the ultrasonic sensor to check whether it has recognized the correct number of commands or subcommands. For example, if the ultrasonic sensor determines that it has not recognized the correct number of commands or subcommands, it can, for example, reject all commands of such a command or subcommand sequence.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich beispielsweise um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, dass dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Ultraschallmessung in der Ultraschallmessphase in der Art, wie der Ultraschallsensors sie bei der letzten Messung in der letzten Ultraschallmessphase des letzten Ultraschallmesszyklus durchgeführt hat, wiederholt durchführen soll. Dies reduziert die notwendige Busbandbreite.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, be a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor is the ultra Sound measurement should be carried out repeatedly in the ultrasonic measurement phase in the way that the ultrasonic sensor carried out during the last measurement in the last ultrasonic measurement phase of the last ultrasonic measurement cycle. This reduces the necessary bus bandwidth.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich beispielsweise um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, dass der Ultraschallsensor eine Messung in der Ultraschallmessphase in der Art, wie der Ultraschallsensors sie bei einer vorausgegangenen Messung in einer vorausgegangenen Ultraschallmessphase eines vorausgegangenen Ultraschallmesszyklus durchgeführt hat, wiederholt durchführen soll.A command and/or sub-command that the ultrasonic sensor receives can, for example, be a command or sub-command that the ultrasonic sensor carries out a measurement in the ultrasonic measurement phase in the manner in which the ultrasonic sensor did it in a previous measurement in a previous ultrasonic measurement phase carried out the previous ultrasonic measurement cycle.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich beispielsweise um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, dass der Ultraschallsensor die Messung in einer nachfolgenden Ultraschallmessphase entsprechend einer vorgegeben und dem Ultraschallsensor bekannten Form durchführen soll. Beispielsweise kann der Ultraschallsensor über eine Messmethode, typischerweise mehr als eine Messmethode mit vorgegebenen Parametern für die Messung in der Ultraschallmessphase verfügen, die der Ultraschallsensor verwenden kann. Durch das vorstehende Kommando wählt der Ultraschallsensor dann bevorzugt die ihm bekannte Messmethode entsprechend dem empfangenen Kommando aus und führt diese Messmethode dann in einer nachfolgenden Ultraschallmessphase durch.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, be a command or subcommand that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in a subsequent ultrasonic measurement phase in accordance with a predetermined form known to the ultrasonic sensor. For example, the ultrasonic sensor can have a measurement method, typically more than one measurement method with predetermined parameters for the measurement in the ultrasonic measurement phase, which the ultrasonic sensor can use. Using the above command, the ultrasonic sensor then preferably selects the measurement method known to it in accordance with the received command and then carries out this measurement method in a subsequent ultrasonic measurement phase.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich beispielsweise um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in der unmittelbar dieser Kommandophase nachfolgenden Ultraschallmessphase entsprechend einer dieser vorgegeben und dem Ultraschallsensor bekannten Formen bzw. Methoden durchführen soll. Solche Methoden und/oder Formen können beispielsweise die Art des abgestrahlten Ultraschallbursts bzw. abgestrahlten Ultraschallsignals (Frequenz, kodiert vs. unkodiert, Art der Kodierung, Chirp, Chirp-Richtung, Maximalfrequenz, Minimalfrequenz, Mittenfrequenz Amplitude etc.) und/oder die Art der Messdatenaufbereitung (Speicherung, Filterung, Verarbeitung durch Mustererkennung, Verarbeitung durch KI-Programme etc.) und/oder die Zwischenspeicherung von Zwischenresultaten und/oder die Messungen in einer Folge von Ultraschallmesszyklen und/oder das Auslassen von Phasen innerhalb von Ultraschallmesszyklen einer Folge von Ultraschallmesszyklen betreffen Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich beispielsweise um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in einer nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der einen Chirp entsprechend einer zuvor durchgeführten Chirp-Richtung in einem zuvor durchgeführten Ultraschallmesszyklus zeigen soll. Hierdurch ist die erneute Übertragung der Parameter des Ultraschallbursts bzw. des Ultraschallsignals nicht mehr nötig. Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich daher beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in der unmittelbar nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der einen Chirp entsprechend dem zuletzt unmittelbar zuvor durchgeführten Chirp-Richtung im unmittelbar zuvor durchgeführten Ultraschallmesszyklus zeigen soll.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, be a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor is carrying out the measurement in the ultrasonic measurement phase immediately following this command phase in accordance with one of these predetermined and known to the ultrasonic sensor forms or methods should be carried out. Such methods and/or forms can, for example, include the type of ultrasonic burst or ultrasonic signal emitted (frequency, coded vs. uncoded, type of coding, chirp, chirp direction, maximum frequency, minimum frequency, center frequency amplitude, etc.) and/or the type of Measurement data preparation (storage, filtering, processing through pattern recognition, processing through AI programs, etc.) and/or the temporary storage of intermediate results and/or the measurements in a sequence of ultrasonic measurement cycles and/or the omission of phases within ultrasonic measurement cycles of a sequence of ultrasonic measurement cycles A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, be a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in a subsequent ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that has a chirp corresponding to a should show the previously carried out chirp direction in a previously carried out ultrasonic measurement cycle. This means that it is no longer necessary to retransmit the parameters of the ultrasound burst or the ultrasound signal. A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can therefore also be, for example, a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in the immediately following ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that has a Chirp should show in accordance with the last chirp direction carried out immediately before in the ultrasonic measurement cycle carried out immediately before.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in einer nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der einen Chirp entgegen einer zuvor durchgeführten Chirp-Richtung in einem zuvor durchgeführten Ultraschallmesszyklus zeigen soll. Eine im Sinne dieser Schrift gleichwertige Anforderung wäre ein Kommando und/oder ein Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, bei dem es sich beispielsweise um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln kann, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messungen in nachfolgenden Ultraschallmessphasen aufeinander folgender Ultraschallmesszyklen mit einem jeweiligen Ultraschallburst jeweils ausführen soll, der einen Chirp entgegen der unmittelbar zuvor durchgeführten Chirp-Richtung in dem unmittelbar zuvor durchgeführten Ultraschallmesszyklus zeigen soll. D.h. Die Chirp-Richtung alterniert dann von Ultraschallmesszyklus zu Ultraschallmesszyklus. Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich somit beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in der unmittelbar nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der einen Chirp entgegen dem zuletzt unmittelbar zuvor durchgeführten Chirp-Richtung im unmittelbar zuvor durchgeführten Ultraschallmesszyklus zeigen soll.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in a subsequent ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that has a chirp should point opposite to a previously carried out chirp direction in a previously carried out ultrasonic measurement cycle. An equivalent requirement in the sense of this document would be a command and/or a subcommand that the ultrasonic sensor receives, which can be, for example, a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor is carrying out the measurements in subsequent ultrasonic measurement phases in succession Ultrasonic measurement cycles should be carried out with a respective ultrasonic burst, which should show a chirp opposite to the chirp direction carried out immediately before in the ultrasonic measurement cycle carried out immediately before. This means that the chirp direction then alternates from ultrasonic measurement cycle to ultrasonic measurement cycle. A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can therefore also be, for example, a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in the immediately following ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that has a Chirp should show opposite to the last chirp direction carried out immediately before in the ultrasonic measurement cycle carried out immediately before.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in einer nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der einen Chirp-Down zeigen soll.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can also be, for example, a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in a subsequent ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that should show a chirp-down.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in der unmittelbar nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der einen Chirp-down zeigen soll.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in the immediately following ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that has a Chirp down should show.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in einer nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der einen Chirp-Up zeigen soll.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in a subsequent ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that has a chirp -Up should show.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in der unmittelbar nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der einen Chirp-Up zeigen soll.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in the immediately following ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that has a Chirp-Up should show.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in einer nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der eine vorbestimmte Frequenz zeigen soll.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can also be, for example, a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in a subsequent ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that has a predetermined Frequency should show.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in der unmittelbar nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der eine vorbestimmte Frequenz zeigen soll.A command and/or sub-command that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or sub-command that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in the immediately following ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that is a should show predetermined frequency.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in einer nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der eine vorbestimmte oder übermittelte Startfrequenz zeigen soll.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can also be, for example, a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in a subsequent ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that has a predetermined or transmitted start frequency should show.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in der unmittelbar nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der eine vorbestimmte oder übermittelte Startfrequenz zeigen soll.A command and/or sub-command that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or sub-command that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in the immediately following ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that is a should show predetermined or transmitted starting frequency.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in einer nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der eine vorbestimmte oder übermittelte Endfrequenz zeigen soll.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can also be, for example, a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in a subsequent ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that has a predetermined or transmitted final frequency.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in der unmittelbar nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der eine vorbestimmte oder übermittelte Endfrequenz zeigen soll.A command and/or sub-command that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or sub-command that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in the immediately following ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that is a should show predetermined or transmitted end frequency.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in einer nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der eine vorbestimmte Anzahl an Ultraschallpulsen aufweisen soll.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can also be, for example, a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in a subsequent ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that has a predetermined Number of ultrasound pulses should have.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in der unmittelbar nachfolgenden Ultraschallmessphase mit einem Ultraschallburst ausführen soll, der eine vorbestimmte Anzahl an Ultraschallpulsen aufweisen soll.A command and/or sub-command that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or sub-command that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should carry out the measurement in the immediately following ultrasonic measurement phase with an ultrasonic burst that is a should have a predetermined number of ultrasound pulses.
Mit einigen der vorstehenden Kommandos kann das übergeordnete Rechnersystem die ausgesendeten Ultraschallbursts bzw. Ultraschallsignale und weitere Parameter kontrollieren.With some of the above commands, the higher-level computer system can control the emitted ultrasound bursts or ultrasound signals and other parameters.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Messung in einer oder mehreren nachfolgenden Ultraschallmessphasen mit mehreren aufeinanderfolgenden Ultraschallburst ausführen soll, die jeder für sich eine vorbestimmte Anzahl an Ultraschallpulsen aufweisen sollen.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor Measurement should be carried out in one or more subsequent ultrasound measurement phases with several successive ultrasound bursts, each of which should have a predetermined number of ultrasound pulses.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass in n nachfolgenden Ultraschallmesszyklen des Ultrasachallsensors der Ultraschallsensor die Kommandophase übersprungen soll, wobei n eine ganze positive Zahl größer gleich 0 ist. Dies kann beispielsweise dann hilfreich sein, wenn hintereinander der Ultraschallsensor mehrere Ultraschallmesszyklen mit jeweils unterschiedlichen Ultraschallbursts in der Ultraschallmessphase ausführen soll, wobei sich beispielsweise diese Ultraschallbursts durch die Anzahl ihrer Ultraschallpulse und/oder durch ihre Dauer unterscheiden können.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that in n subsequent ultrasonic measurement cycles of the ultrasonic sensor the ultrasonic sensor should skip the command phase, where n is a whole positive number is greater than or equal to 0. This can be helpful, for example, if the ultrasonic sensor is to carry out several ultrasonic measurement cycles one after the other, each with different ultrasonic bursts in the ultrasonic measurement phase, whereby, for example, these ultrasonic bursts can differ in the number of their ultrasonic pulses and/or in their duration.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass ein oder mehrere der vorstehenden Unterkommandos inhaltlich und/oder in ihrer Wirkung umfasst. D.h. dass das hier vorgelegte Dokument auch Sequenzen verschiedener und/oder gleicher Kommandos in einer einzelnen Kommandophase als ein Kommando auffasst. Auch ist es denkbar, ein Datenwort für mehrere Kommandos zu verwenden, bei dem beispielsweise einzelnen Bits bereits ein Kommando darstellen können. In dem Fall kann es sinnvoll sein, wenn die verschiedenen Bits des Datenwortes eines Kommandos je nach logischem Wert verschiedene Kommandos darstellen.A command and/or sub-command that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or sub-command that signals to the ultrasonic sensor that one or more of the above sub-commands includes content and/or their effect. This means that the document presented here also considers sequences of different and/or the same commands in a single command phase as one command. It is also conceivable to use one data word for several commands, where, for example, individual bits can already represent a command. In this case, it can make sense if the different bits of the data word of a command represent different commands depending on their logical value.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die Ultraschallmessphase nicht ausführen soll, sondern, dass der Ultraschallsensor die Ultraschallmessphase überspringen soll. Dieses Kommando kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn das übergeordnete Rechnersystem keine Messung durchführen möchte, sondern nur interne Status- und/oder Messdaten oder sonstige Informationen aus dem Inneren des Ultraschallsensors abrufen möchte.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should not carry out the ultrasonic measurement phase, but that the ultrasonic sensor should skip the ultrasonic measurement phase . This command can be useful, for example, if the higher-level computer system does not want to carry out a measurement, but only wants to retrieve internal status and/or measurement data or other information from inside the ultrasonic sensor.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die dritte Phase des Ultraschallmesszyklus nicht ausführen soll. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn der Ultraschallsensor die Messdaten mehrerer Ultraschallmesszyklen zu neuen Daten kombiniert, die das übergeordnete Rechnersystem dann aus dem Ultraschallsensor abruft.A command and/or subcommand that the ultrasonic sensor receives can, for example, also be a command or subcommand that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor should not carry out the third phase of the ultrasonic measurement cycle. This can be useful, for example, if the ultrasonic sensor combines the measurement data from several ultrasonic measurement cycles into new data, which the higher-level computer system then retrieves from the ultrasonic sensor.
Bei einem Kommando und/oder Unterkommando, das der Ultraschallsensor empfängt, kann es sich aber beispielsweise auch um ein Kommando bzw. Unterkommando handeln, das dem Ultraschallsensor signalisiert, dass der Ultraschallsensor die UART-Kommunikation für einen vorbestimmten Zeitraum und/oder bis zum Auftreten eines Rückschaltsignals in der Datenkommunikation auf ein Kommunikationsprotokoll für die Kommunikation zwischen einem Ultraschallsensor und dem übergeordneten Rechnersystem aus dem Stand der Technik umzustellen und ggf. die UART-Kommunikation entsprechend dem UART-Protokoll für diesen Zeitraum bzw. bis zum Auftreten eines Rückschaltsignals zu unterbrechen.A command and/or sub-command that the ultrasonic sensor receives can also be, for example, a command or sub-command that signals to the ultrasonic sensor that the ultrasonic sensor has the UART communication for a predetermined period of time and/or until the occurrence of a Switch-back signal in data communication to a communication protocol for communication between an ultrasonic sensor and the higher-level computer system from the prior art and, if necessary, to interrupt the UART communication in accordance with the UART protocol for this period or until a switch-back signal occurs.
Dies ermöglicht es, zwischenzeitlich andere Kommunikationsprotokolle zu benutzen, die zumindest temporär für die aktuelle Messaufgabe ggf. geeigneter sein können.This makes it possible to use other communication protocols in the meantime, which may be more suitable for the current measurement task, at least temporarily.
Bevorzugt umfasst der Ultraschallsensor einen Zeitgeber der die UART-Kommunikation nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums in der Datenkommunikation von dem Kommunikationsprotokoll für die Kommunikation zwischen einem Ultraschallsensor und dem übergeordneten Rechnersystem aus dem Stand der Technik wieder zurück auf die hier vorgestellte UART-Kommunikation zurückstellt und ggf. die UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors veranlasst, die UART-Kommunikation entsprechend dem UART-Protokoll nach Ablauf dieses Zeitraums wieder aufzunehmen.The ultrasonic sensor preferably comprises a timer which resets the UART communication back to the UART communication presented here after the predetermined period of time in the data communication from the communication protocol for communication between an ultrasonic sensor and the higher-level computer system from the prior art and, if necessary. causes the UART data interface of the ultrasonic sensor to resume UART communication in accordance with the UART protocol after this period has expired.
Bevorzugt umfasst der Ultraschallsensor eine Kontrollvorrichtung, in Form einer Kontrolllogik, die die UART-Kommunikation bei Vorliegen bestimmter Bedingungen, wie beispielsweise das Ende des Ultraschallmesszyklus in der Datenkommunikation von dem Kommunikationsprotokoll für die Kommunikation zwischen einem Ultraschallsensor und dem übergeordneten Rechnersystem aus dem Stand der Technik wieder zurück auf die hier vorgestellte UART-Kommunikation zurückstellt und ggf. die UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors veranlasst, die UART-Kommunikation entsprechend dem UART-Protokoll nach Ablauf dieses Zeitraums wieder aufzunehmen.The ultrasonic sensor preferably comprises a control device, in the form of a control logic, which restarts the UART communication when certain conditions are present, such as the end of the ultrasonic measurement cycle in the data communication from the communication protocol for communication between an ultrasonic sensor and the higher-level computer system from the prior art back to the UART communication presented here and, if necessary, causes the UART data interface of the ultrasonic sensor to resume UART communication in accordance with the UART protocol after this period has expired.
Bevorzugt sendet der Ultraschallsensor den Ultraschallburst bzw. das Ultraschallsignal zu Beginn der Ultraschallmessphase entsprechend einem zuvor empfangenen Kommando und/oder Unterkommando aus.The ultrasonic sensor preferably sends out the ultrasonic burst or the ultrasonic signal at the beginning of the ultrasonic measurement phase in accordance with a previously received command and/or subcommand.
Bevorzugt empfängt dann der Ultraschallsensor ein reflektiertes Ultraschallsignal bzw. einen reflektierten Ultraschallburst als Empfangssignal in der Ultraschallmessphase.The ultrasonic sensor then preferably receives a reflected ultrasonic signal or a reflected ultrasonic burst as a received signal in the ultrasonic measurement phase.
Typischerweise erzeugt der Ultraschallsensor in der Ultraschallmessphase ein Hüllkurvensignal aus dem Empfangssignal.Typically, the ultrasonic sensor generates an envelope signal from the received signal in the ultrasonic measurement phase.
Bevorzugt erfasst und vermisst der Ultraschallsensor das Hüllkurvensignal in der Ultraschallmessphase nach der Aussendung des Ultraschallbursts bzw. Ultraschallsignals zu und ermittelt typischerweise auf diese Weise eine Messwertfolge. Der Ultraschallsensor und/oder das übergeordnete Rechnersystem werten bevorzugt diese Messwertfolge aus.The ultrasonic sensor preferably detects and measures the envelope signal in the ultrasonic measurement phase after the ultrasonic burst or ultrasonic signal has been emitted and typically determines a measured value sequence in this way. The ultrasonic sensor and/or the higher-level computer system preferably evaluates this sequence of measured values.
Beispielsweise kann der Ultraschallsensor mittels spezieller Vorrichtungsteile dazu eingerichtet sein, aus der Messwertfolge ein oder mehrerer Symbole für ein oder mehrere erkannte Signalobjekte mit jeweils zugehörigen Signalobjektparametern im Hüllkurvensignal zu ermitteln. Dies erlaubt eine sehr kompakte Übertragung der Daten von dem Ultraschallsensor zum übergeordneten Rechnersystem.For example, the ultrasonic sensor can be set up using special device parts to determine from the measured value sequence one or more symbols for one or more recognized signal objects, each with associated signal object parameters in the envelope signal. This allows a very compact transmission of data from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system.
Beispielsweise kann der Ultraschallsensor dazu eingerichtet sein, solche Symbole für erkannte Signalobjekte und/oder die Parameter dieser Signalobjekte in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus an das übergeordnete Rechnersystem zu übermitteln.For example, the ultrasonic sensor can be set up to transmit such symbols for recognized signal objects and/or the parameters of these signal objects to the higher-level computer system in the third phase of the ultrasonic measurement cycle.
In einer weiteren Variante des hier vorgestellten Vorschlags sendet der Ultraschallsensor den besagten Ultraschallburst bzw. das besagte Ultraschallsignal zu Beginn der Ultraschallmessphase entsprechend einem zuvor empfangenen Kommando aus.In a further variant of the proposal presented here, the ultrasonic sensor sends out said ultrasonic burst or said ultrasonic signal at the beginning of the ultrasonic measurement phase in accordance with a previously received command.
Typischerweise empfängt der Ultraschallsensor ein reflektiertes Ultraschallsignal bzw. einen reflektierten Ultraschallburst als Empfangssignal in der Ultraschallmessphase.Typically, the ultrasonic sensor receives a reflected ultrasonic signal or a reflected ultrasonic burst as a received signal in the ultrasonic measurement phase.
Bevorzugt bildet der Ultraschallsensor ein Hüllkurvensignal aus dem Empfangssignal des Ultraschalltransducers des Ultraschallsensors in der Ultraschallmessphase.The ultrasonic sensor preferably forms an envelope signal from the received signal of the ultrasonic transducer of the ultrasonic sensor in the ultrasonic measurement phase.
Bevorzugt vermisst der Ultraschallsensor das Hüllkurvensignal in der Ultraschallmessphase nach der Aussendung des Ultraschallbursts bzw. Ultraschallsignals und ermittelt Messwerte des Hüllkurvensignals in der Ultraschallmessphase bzw. eine entsprechende Messwertfolge.The ultrasonic sensor preferably measures the envelope signal in the ultrasonic measurement phase after the emission of the ultrasonic burst or ultrasonic signal and determines measured values of the envelope signal in the ultrasonic measurement phase or a corresponding sequence of measured values.
Bevorzugt signalisiert der Ultraschallsensor an das übergeordnete Rechnersystem das Eintreffen eines Echos beim Ultraschallsensor an das übergeordnete Rechnersystem in der Ultraschallmessphase, wenn der Werteverlauf des Hüllkurvensignals des Ultraschallsensors den Momentanwert einer Schwellwertkurve des Ultraschallsensors in eine erste Richtung kreuzt. Dies bedeutet, dass der Ultraschallsensor bevorzugt das Eintreffen eines Echos beim Ultraschallsensor an das übergeordnete Rechnersystem in der Ultraschallmessphase mit der nächsten steigenden und/oder fallenden Flanke des UART-Taktes und/oder des Takts der Signalverarbeitung und/oder des Sendetakts und/oder des Systemtakts, wenn der Werteverlauf des Hüllkurvensignals des Ultraschallsensors den Momentanwert einer Schwellwertkurve des Ultraschallsensors in eine erste Richtung zwischen der vorausgehenden steigenden und/oder fallenden Flanke und dieser steigenden und/oder fallenden Flanke kreuzt bzw. gekreuzt hat.The ultrasonic sensor preferably signals to the higher-level computer system the arrival of an echo at the ultrasonic sensor to the higher-level computer system in the ultrasonic measurement phase when the value curve of the envelope signal of the ultrasonic sensor crosses the instantaneous value of a threshold curve of the ultrasonic sensor in a first direction. This means that the ultrasonic sensor prefers the arrival of an echo from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system in the ultrasonic measurement phase with the next rising and/or falling edge of the UART clock and/or the signal processing clock and/or the transmission clock and/or the system clock , when the value curve of the envelope signal of the ultrasonic sensor crosses or has crossed the instantaneous value of a threshold curve of the ultrasonic sensor in a first direction between the preceding rising and / or falling edge and this rising and / or falling edge.
Bevorzugt signalisiert der Ultraschallsensor an das übergeordnete Rechnersystem das zeitliche Ende des Eintreffens eines Echos beim Ultraschallsensor in der Ultraschallmessphase mit der nächsten steigenden und/oder fallenden Flanke des UART-Taktes und/oder des Takts der Signalverarbeitung und/oder des Sendetakts und/oder des Systemtakts, wenn der Werteverlauf des Hüllkurvensignals den Momentanwert einer Schwellwertkurve in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung kreuzt.The ultrasonic sensor preferably signals to the higher-level computer system the end of the arrival of an echo at the ultrasonic sensor in the ultrasonic measurement phase with the next rising and/or falling edge of the UART clock and/or the signal processing clock and/or the transmission clock and/or the system clock , when the value curve of the envelope signal crosses the instantaneous value of a threshold curve in a second direction opposite to the first direction.
Bevorzugt signalisiert der Ultraschallsensor an das übergeordnete Rechnersystem das Eintreffen von Echos beim Ultraschallsensor an das übergeordnete Rechnersystem in Ultraschallmessphase synchron zu einem Systemtakt des Ultraschallsensors und/oder synchron zu einem UART-Systemtakt der UART-Datenschnittstelle.Preferably, the ultrasonic sensor signals to the higher-level computer system the arrival of echoes at the ultrasonic sensor to the higher-level computer system in the ultrasonic measurement phase synchronously with a system clock of the ultrasonic sensor and / or synchronously with a UART system clock of the UART data interface.
Bevorzugt signalisiert der Ultraschallsensor an das übergeordnete Rechnersystem Diagnosedaten wie z.B. HW-Fehler deiner mikroelektronischen Schaltung oder anderer Vorrichtungsteile des Ultraschallsensors und andere Diagnose-Fehler des Ultraschallsensors an das übergeordnete Rechnersystem in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus.The ultrasonic sensor preferably signals diagnostic data to the higher-level computer system, such as hardware errors in your microelectronic circuit or other device parts of the ultrasonic sensor and other diagnostic errors of the ultrasonic sensor to the higher-level computer system in the third phase of the ultrasonic measurement cycle.
Bevorzugt signalisiert der Ultraschallsensor an das übergeordnete Rechnersystem ermittelte Werte von bis zu vier Echos (Echo-Höhe, zeitliche Echo-Position) als Daten in der dritten Phase des Ultraschallmesszyklus vom Ultraschallsensor an das übergeordnete Rechnersystem.The ultrasonic sensor preferably signals determined values of up to four echoes (echo height, temporal echo position) to the higher-level computer system as data in the third phase of the ultrasonic measurement cycle from the ultrasonic sensor to the higher-level computer system.
Wie beschrieben ermöglicht das zusätzliche Synchronisationskommando die Synchronisation des lokalen Taktgebers, des Systemtakts bzw. des UART-Takts untereinander.As described, the additional synchronization command enables the local clock, the system clock or the UART clock to be synchronized with each other.
Mittels des Umschaltkommandos kann das übergeordnete Rechnersystem das Protokoll geeignet umschalten, was bei bestimmten Nutzungssituationen von Vorteil sein kann. Beispielsweise setzt die UART Übertragung eine Übertragung gemäß der Folge Datenbit -> Datenbit -> Datenbit -> Datenbit - >... voraus. Aus dem Stand der Technik sind Datenprotokolle mit der Reihenfolge 0->Datum->1->0->Datum->1 bekannt. Beispielsweise ist es denkbar, dass das übergeordnete Rechnersystem den Ultraschallsensor per Kommando in der Kommandophase zwischen diesen Datenprotokoll-Modi hin- und herschalten kann. Im Zuge der Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlags wurde aber klar, dass die Möglichkeit für ein solches Umschalten in der Regel nicht vorteilhaft ist.Using the switch command, the higher-level computer system can switch the protocol appropriately, which can be advantageous in certain usage situations. For example, the UART transmission requires a transmission according to the sequence data bit -> data bit -> data bit -> data bit - >.... Data protocols with the sequence 0->Date->1->0->Date->1 are known from the prior art. For example, it is conceivable that the higher-level computer system can switch the ultrasonic sensor back and forth between these data protocol modes by command in the command phase. However, in the course of developing the proposal presented here, it became clear that the possibility of such a switch is generally not advantageous.
Die Funktion der in jedem Bit erzeugten Flanken der Methode aus dem Stand der Technik ist, dass der Ultraschallsensor mit Hilfe dieser Flanken eine Erfassung der Phasenlage und der Frequenz des Signals der Kommandodaten, die das übergeordnete Rechnersystem dem Ultraschallsensor in der Kommandophase übermittelt, leicht durchführen kann und dann Frequenz und Phasenlage des UART-Takts der UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors nachführen kann. Das Signal der Kommandophase umfasst dann also quasi seine Trägerfrequenz.The function of the edges generated in each bit of the method from the prior art is that the ultrasonic sensor can easily use these edges to detect the phase position and the frequency of the signal of the command data that the higher-level computer system transmits to the ultrasonic sensor in the command phase and then can track the frequency and phase position of the UART clock of the UART data interface of the ultrasonic sensor. The signal of the command phase then basically includes its carrier frequency.
Da das übergeordnete Rechnersystem den UART-Taktgeber mittels eines Kommandos in einer Kommandophase eines Ultraschallmesszyklus synchronisiert und da der Ultraschalltaktgeber eine ausreichende Stabilität der Frequenz und Phasenlage des UART-Takts der UART-Datenschnittstelle des Ultraschallsensors aufweisen soll, kann das jeweilige Ultraschallsensorsystem 400, 800 auf diese permanente Übertragung von Flanken verzichten.Since the higher-level computer system synchronizes the UART clock by means of a command in a command phase of an ultrasonic measurement cycle and since the ultrasonic clock should have sufficient stability of the frequency and phase position of the UART clock of the UART data interface of the ultrasonic sensor, the respective
Die Konsequenz ist eine erhöhte Datenrate, da die starr festgeschriebenen 0-Bits und 1-Bits überflüssig werden. Der Ultraschallsensor kann also mehr Information bei gleicher zeitlicher Länge eines Ultraschallmesszyklus an das übergeordnete Rechnersystem übertragen.The consequence is an increased data rate, as the rigidly fixed 0-bits and 1-bits become unnecessary. The ultrasonic sensor can therefore transmit more information to the higher-level computer system with the same length of an ultrasonic measurement cycle.
Bei gleicher zeitlicher Länge der Kommandophase kann das übergeordnete Rechnersystem mehr Kommandos in der Kommandophase an den Ultraschallsensor übertragen. Auch die Anzahl möglicher Inhalte der in der Kommandophase übertragenen Kommandos steigert sich dadurch. Das übergeordnete Rechnersystem kann mehr verschiedene Betriebsmodi an den Ultraschallsensor signalisieren.If the length of the command phase remains the same, the higher-level computer system can transmit more commands to the ultrasonic sensor in the command phase. This also increases the number of possible contents of the commands transmitted in the command phase. The higher-level computer system can signal more different operating modes to the ultrasonic sensor.
Im UART Modus umfassen die Datenpakete, die das übergeordnete Rechnersystem an den Ultraschallsensor in der Kommandophase sendet, bevorzugt ein Startbit, die Daten und ein Stopp-Bit sowie ggf. ein Parity-Bit.In UART mode, the data packets that the higher-level computer system sends to the ultrasonic sensor in the command phase preferably include a start bit, the data and a stop bit and, if necessary, a parity bit.
Bevorzugt kann das übergeordnete Rechnersystem den Ultraschallsensor mittels Kommandos in der Kommandophase über die Anschlüsse der UART-Datenschnittstelle zwischen einem UART-Modus, der der hier dargelegten Übertragungsmethode entspricht, und einem State-of-The-Art-Modus hin- und herschalten, wobei der State-of-The-Art-Modus einer Datenschnittstelle entspricht, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.The higher-level computer system can preferably switch the ultrasonic sensor back and forth between a UART mode, which corresponds to the transmission method set out here, and a state-of-the-art mode using commands in the command phase via the connections of the UART data interface, whereby the State-of-the-art mode of a data interface corresponds to that known from the prior art.
Die hier in diesem Dokument offengelegte technische Lehre beschreibt also eine UART Datenleitung, in deren Signalverlauf der Ultraschallsensor zeitweise die Übertragung von Echosignalen einfügt, wobei während dieser Phase die UART Datenübertragung unterbleibt.The technical teaching disclosed here in this document describes a UART data line, in the signal path of which the ultrasonic sensor temporarily inserts the transmission of echo signals, with UART data transmission not taking place during this phase.
VorteilAdvantage
Ein solcher Ultraschallsensor ermöglicht zumindest in einigen Realisierungen die effiziente Übertragung erfasster Daten in kurzer Zeit. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.At least in some implementations, such an ultrasonic sensor enables the efficient transmission of recorded data in a short time. But the advantages are not limited to this.
Es handelt sich um eine Erweiterung der im Stand der Technik üblichen UART-Kommunikation, um so die Effizienz der Kommunikation zwischen einem Ultraschallsensor und dem übergeordneten Rechnersystem zu verbessern, ohne dabei die Systemkosten zu erhöhen. Der in diesem Dokument vorgestellte UART Modus ermöglicht eine Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen dem Ultraschallsensor und dem übergeordneten Rechnersystem, die um den Faktor 2-3 gegenüber der Datenübertragungsrate aus dem Stand der Technik erhöht ist bei gleicher Kommunikationsgeschwindigkeit.It is an extension of the UART communication common in the prior art in order to improve the efficiency of communication between an ultrasonic sensor and the higher-level computer system without increasing the system costs. The UART mode presented in this document enables a data transfer speed between the ultrasonic sensor and the higher-level computer system that is increased by a factor of 2-3 compared to the data transfer rate from the prior art at the same communication speed.
Liste der FigurenList of characters
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1 zeigt die verschiedenen Phasen eines Ultraschallmesszyklus 110 eines Ultraschallsensors 405 und die Kommunikation des Ultraschallsensors 405 und des übergeordneten Rechnersystems 505 über die gemeinsame UART-Datenschnittstelle während dieses Ultraschallmesszyklus 110.1 shows the different phases of anultrasonic measurement cycle 110 of anultrasonic sensor 405 and the communication of theultrasonic sensor 405 and the higher-level computer system 505 via the common UART data interface during thisultrasonic measurement cycle 110. -
2 zeigt einen ähnlichen Inhalt wie1 , wobei nun das Ultraschalltransducer-Treibersignal 600 eingezeichnet ist.2 shows similar content as1 , whereby the ultrasoundtransducer driver signal 600 is now shown. -
3 schlägt eine neue Kodierung vor, die die die Pulslänge, z.B. in Abhängigkeit der Echoamplitude des jeweiligen Echos moduliert.3 proposes a new coding that modulates the pulse length, for example depending on the echo amplitude of the respective echo. -
4 zeigt schematisch ein vorschlagsgemäßes vereinfachtes Ultraschallsystem 400 mit dem Ultraschallsensor 405.4 shows schematically a proposedsimplified ultrasound system 400 with theultrasound sensor 405. -
5 entspricht weitestgehend der4 mit dem Unterschied, dass der Datenbus 500 nicht als Eindrahtdatenbus ausgeprägt ist, sondern als Zweidrahtdatenbus.5 largely corresponds to that4 with the difference that thedata bus 500 is not designed as a single-wire data bus, but as a two-wire data bus. -
6 zeigt ein Ultraschallsystem 800 mit mehreren Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803).6 shows anultrasound system 800 with several ultrasound sensors (405, 801 to 803). -
7 entspricht der6 , wobei in dem Beispiel der7 alle diese Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) mittels einer sternförmigen Datenverbindung in der oben beschriebenen Weise mit dem übergeordneten Rechnersystem 505 über eine modifizierte UART-Datenschnittstelle 560 über einen gemeinsamen Datenbus 500 kommunizieren.7 equals to6 , where in the example the7 all of these ultrasonic sensors (405, 801 to 803) communicate with the higher-level computer system 505 via a modified UART data interface 560 via acommon data bus 500 by means of a star-shaped data connection in the manner described above.
Beschreibung der FigurenDescription of the characters
Figur 1Figure 1
Kommunikation über eine getrennte Sende- und Empfangsleitung (545, 550)Communication via a separate transmit and receive line (545, 550)
Der hier dargestellte Ultraschallmesszyklus 110 beginnt zu einem Zeitpunkt t0 mit der Kommandophase 120. In der Kommandophase 120 überträgt das übergeordnete Rechnersystem 505 ein oder mehrere Kommandos 135 mittels eines UART-Protokolls über die UART-Datenschnittstellen 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 und die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 an den Ultraschallsensor 405. Hinsichtlich der beispielhaften, möglichen Kommandos 135 verweist die Beschreibung dieser Figur auf die obige Beschreibung solcher beispielhaften Kommandos.The
Die zeitliche Länge der Kommandophase 120 hängt typischerweise von den übersendeten Kommandos ab. Daher beobachtet die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 auch den Inhalt der Kommandos 135 und prognostiziert das wahrscheinliche Ende der Kommandophase 120. Bevorzugt umfassen die Kommandos 135 an ihrem zeitlichen Ende ein Flag oder ein in seiner Funktion vergleichbares Symbol, das angibt ob noch zumindest ein weiteres Kommando folgt. Es ist natürlich denkbar, dass ein Kommando angeben kann, wie viele Kommandos noch folgen und/oder wie viele Kommando Bits noch folgen und/oder wie viele Kommandobytes noch folgen und/oder wie viele Kommandodatenwörter noch folgen. Neben dieser zeitlichen Steuerung ist es auch denkbar, dass das übergeordnete Rechnersystem 505 mittels eines speziellen Kommandos 135 in der Kommandophase 120 die Kommandophase 120 beendet und damit die Ultraschallmessphase 125 startet. Dieser Start der Ultraschallmessphase 125 kann verzögert zu einem solchen Kommando 136 zur Beendigung der Kommandophase 120 erfolgen. Ein Kommando 135 kann ein oder mehrere Kommandobits umfassen und/oder ein oder mehrere Kommandobytes umfassen und/oder ein oder mehrere Kommandodatenwörter umfassen und oder mehrere Kommandos und /oder Unterkommandos umfassen. Sobald die Kommandos 135 vollständig empfangen sind, endet vorzugsweise die Kommandophase 120. Sofern das gewählte Protokoll es vorsieht, kann auch die zeitliche Länge der Kommandophase 120 in einer Zeiteinheit - z.B. Sekunden - oder in Kommandobits oder dergleichen vorgegeben sein. Im Zweifel kann je UART-Takt des UART-takts 540 der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 beispielsweise ein Bit angenommen werden.The length of the
Mit dem Beginn der Ultraschallmessphase 125 wechselt die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 vom UART-Modus 190 in den Signal-Modus 195. Im UART-Modus 190 kommuniziert die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 mittels des UART-Protokolls mit der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505. Bevorzugt startet der Ultraschallsensor 405 in einem definierten zeitlichen Zusammenhang mit dem Beginn 185 der Ultraschallmessphase 125 einen Zeitzähler 555.With the start of the
In dem Beispiel der
In der Kommandophase 120 kann das übergeordnete Rechnersystem 505 auch mehr als ein Datum an den Ultraschallsensor 405 übertragen.In the
Mit dem Ende der Kommandophase 120 und dem Beginn der Ultraschallmessphase 125 arbeitet der Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 vorschlagsgemäß für die Dauer der Ultraschallmessphase 125 nicht mehr als UART-Sendeausgang TX. Mit dem Ende der Kommandophase 120 und dem Beginn der Ultraschallmessphase 125 arbeitet der Empfangseingang RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 für die Dauer der Ultraschallmessphase 125 nicht mehr als UART-Empfangseingang RX.With the end of the
Es ist vorteilhaft, wenn mit dem Ende der Kommandophase 120 und dem Beginn der Ultraschallmessphase 125 der Empfangseingang RX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 vorschlagsgemäß für die Dauer der Ultraschallmessphase 125 weiterhin als UART-Empfangseingang arbeitet. Es ist ebenso vorteilhaft, wenn mit dem Ende der Kommandophase 120 und dem Beginn der Ultraschallmessphase 125 der Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 vorschlagsgemäß für die Dauer der Ultraschallmessphase 125 weiterhin als UART-Sendeausgang arbeitet. Hierdurch kann das übergeordnete Rechnersystem 505 dem Ultraschallsensor 405 weiterhin Befehle senden.It is advantageous if, with the end of the
Bevorzugt gibt in der Ultraschallmessphase 126 die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 mit dem Systemtakt des Ultraschallsensors 405 und/oder mit dem UART-Takt 540 der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 Signalisierungen 185 über den Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 aus, die typischerweise den Start t1 der Ultraschallmessphase 125 an den Empfangseingang RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 signalisieren. Bevorzugt gibt in der Ultraschallmessphase 126 die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 mit dem Systemtakt des Ultraschallsensors 405 und/oder mit dem UART-Takt 540 der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 Signalisierungen (140, 1421, 142, 143, 144) über den Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 aus, die typischerweise das Eintreffen von Echos in Form reflektierter Ultraschallbursts 520 und/oder reflektierter Ultraschallsignale 520 an den Empfangseingang RX des übergeordneten Rechnersystems 505 signalisieren. Hierzu zieht der Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 als „Startsignal“ 185 zu Beginn der Ultraschalmessphase 125 für die Dauer eines oder weniger Perioden des Systemtakts des Ultraschallsensors bzw. für die Dauer eines oder weniger Perioden des UART-Takts 540 der UART-Datenschnittstelle 430 den logischen Pegel der Leitung 550 zwischen dem Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsenders 405 und dem Empfangseingang RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 auf eine logische „0“. Hierdurch signalisiert der Ultraschallsender 405 dem übergeordneten Rechnersystem 505, dass die Ultraschallmessphase 125 begonnen hat.In the ultrasonic measurement phase 126, the UART data interface 430 of the
Typischerweise beginnt der Ultraschallsensor 405 zeitgleich oder in einer festen zeitlichen Beziehung zu dieser Signalisierung 185 mit der Aussendung eines Ultraschallbursts oder eines Ultraschallsignals 510 in den Freiraum vor dem Ultraschallsensor 405. Objekte 515 im Umfeld des Ultraschallsensors 405 reflektieren diesen Ultraschallburst bzw. das ausgesendete Ultraschallsignal 510.Typically, the
Es ist auch denkbar, dass der Ultraschallsensor 405 keinen Ultraschallburst bzw. kein Ultraschallsignal 510 aussendet, weil ein anderer Ultraschallsensor 801 eines Ultraschallsensorsystems 800, dessen Teil das übergeordnete Rechnersystem 505 und der Ultraschallsensor 405 sind, diesen Ultraschallburst bzw. das Ultraschallsignal 510 aussenden. Bevorzugt startet das übergeordnete Rechnersystem 505 die Ultraschallmessphase 125 mittels eines gleichzeitigen Kommandos 135 an alle Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) seines Ultraschallmesssystems 800 bei allen an der Messung teilnehmenden Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) die Ultraschallmessphase 125 gleichzeitig, wobei bevorzugt nur ein Ultraschallsensor 801 der Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) des Ultraschallmesssystems 800 einen Ultraschallburst bzw. ein Ultraschallsignal 510 aussendet. Wir nehmen zur Vereinfachung an, dass alle Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) seines Ultraschallmesssystems 800 dem Ultraschallsystem 405 konstruktiv im Wesentlichen entsprechen ohne die Offenbarung hierauf zu beschränken.It is also conceivable that the
Die Ultraschallmessphase 125 gliedert sich typischerweise zeitlich nacheinander in eine Aussendephase, eine Ausschwingphase (zusammen 610) und eine Empfangsphase - auch Messphase 615 genannt.The
In der Aussendephase sendet der aussendende Ultraschallsensor 801 den Ultraschallburst bzw. das Ultraschallsignal 520 in den Freiraum in der Umgebung des aussendenden Ultraschallsensors 801. Für den aussendenden Ultraschallsensor 801 folgt dann die Ausschwingphase in der das mechanische Schwingelement des aussenden Ultraschallsensors 801 ausschwingt und in der der aussendende Ultraschallsensor 801 das Schwingelement des aussendenden Ultraschallsensors 801 typischerweise abbremst. Erst dann folgt die Empfangsphase 615 bis zum Ende der Ultraschallmessphase 125 in der der Ultraschallsensor 405 die Reflexionen des Ultraschallbursts bzw. des Ultraschallsignals 510 als Echos in einem reflektierten Ultraschallsignal 520 empfängt.In the emission phase, the emitting
Die nicht aussendenden Ultraschallsensoren (405, 802, 803) durchlaufen in der Ultraschallmessphase 125 typischerweise keine Sendephase und keine Ausschwingphase (zusammen 610), sondern nur eine Empfangsphase 125.In the
Bevorzugt ignoriert der aussende Ultraschallsensor 801 das Empfangssignal 470, solange sein Schwingelement noch nicht ausgeschwungen ist und er sich in der Sendephase oder Ausschwingphase (zusammen 610) befindet.The emitting
Die Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) des Ultraschallsystems 800 bilden aus den jeweiligen Empfangssignalen 470 ihrer Ultraschallempfänger bzw. Ultraschalltransducer e465 in jeweiliges Hüllkurvensignal 105, das typischerweise den zeitlichen Verlauf der Amplitude des empfangenen Ultraschallsignals 520 wiederspiegelt. Eine I/Q Aufspaltung des jeweiligen Empfangssignals 470 ist im Empfangspfad eines jeden Ultraschallsensors 405 denkbar und typischerweise sinnvoll.The ultrasonic sensors (405, 801 to 803) of the
Die Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) des Ultraschallsystems 800 vergleichen in der Empfangsphase 615 der Ultraschallmessphase 125 bevorzugt die Amplitude ihres jeweiligen Hüllkurvensignals 105 mit dem Momentanwert einer vorgegebenen und/oder berechneten und/oder eingestellten jeweiligen Schwellwertkurve 115 des jeweiligen Ultraschallsensors der Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) des Ultraschallsystems 800.In the
Überschreitet der Momentanwert des jeweiligen Hüllkurvensignals 105 den aktuellen Wert der jeweiligen Schwellwertkurve 115, so zieht der Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 mit der nächsten Flanke und/oder der nächsten steigenden Flanke und/oder der nächsten fallenden Flanke des System-Takts bzw. des UART-Takts 540 den Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 auf eine logische „0“. Unterschreitet der Momentanwert des Hüllkurvensignals 105 den aktuellen Wert der Schwellwertkurve 115, so zieht der Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 mit der nächsten Flanke und/oder der nächsten steigenden Flanke und/oder der nächsten fallenden Flanke des System-Takts bzw. des UART-Takts den Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 auf eine logische „1“.If the instantaneous value of the
Statt dieser Schwellwertkurven 115 gesteuerten Signalisierung ist auch die Signalisierung von Maxima im Hüllkurvensignal 105 denkbar. Hierfür filtert der Ultraschallsensor 405 bevorzugt mittels des Analogteils 475 des Ultraschallempfangspfads des Ultraschallsensors 405 und/oder mittels des Digitalteils 485 des Ultraschallempfangspfads des Ultraschallsensors 405 sein Hüllkurvensignal 105, bevorzugt, um Rauschen und andere Artefakte zu entfernen. Stellt der Ultraschallsensor 405 nun ein Maximum im zeitlichen Werteverlauf seines Hüllkurvensignals 105 fest, so zieht der Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 mit der nächsten Flanke und/oder der nächsten steigenden Flanke und/oder der nächsten fallenden Flanke des System-Takts bzw. des UART-Takts 540 den Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 für eine vordefinierte und/oder eingestellte und/oder programmierte Zeit auf eine logische „0“. Die vordefinierte Zeit kann beispielsweise die zeitliche Dauer eines Systemtakts des Ultraschallsensors 405 und/oder die zeitliche Dauer eines UART-Takts 540 und/oder die zeitliche Dauer einer vorgegebenen Anzahl von Systemtakten des Ultraschallsensors 405 und/oder eine die zeitliche Dauer einer vorgegebenen Anzahl von UART-Takten des UART-Takts 540 der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 sein. Die hier vorgelegte Schrift bezeichnet diese vordefinierte Zeit im Folgenden auch als Signalisierungsdauer.Instead of this signaling controlled by
Es hat sich gezeigt, dass für viele Anwendungsfälle die Abspeicherung der Messwert der ersten vier Echos (140 bis 143) ausreichend ist.It has been shown that for many applications, storing the measured values of the first four echoes (140 to 143) is sufficient.
Bevorzugt ist die zeitliche Dauer der Ultraschallmessphase 125 konstruktiv oder durch Einstellung oder durch Programmierung oder mittels eines Kommandos 135 der Kommandophase 120 festgelegt.The duration of the
Auch kann der Ultraschallsensor 405 auf ein Ende der Ultraschallmessphase 125 schleißen, wenn er für eine vorbestimmte und/oder eingestellte und/oder programmierte Zeitdauer kein Echo mehr festgestellt hat. Der Ultraschallsensor 405 kann unter anderem den Zeitzähler 555 und/oder einen anderen Zeitzähler für die Bestimmung dieser Zeitdauer nutzen.The
Bevorzugt stellt das übergeordnete Rechnersystem 505 durch geeignete Kommandos 135 in der Kommandophase 120 sicher, dass alle Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) die Ultraschallmessphase 125 vor Beginn des nächsten, zeitlich nachfolgenden Ultraschallmesszyklus 110 verlassen haben.The higher-
Mit dem Ende der Ultraschallmessphase 125 beginnt für den Ultraschallsensor 405 bevorzugt die dritte Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110. In der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 überträgt der Ultraschallsensor 405 über den Sendeanschluss TX seiner UART-Datenschnittstelle 430 Daten (150, 155 bis 158, 160) wie z.B. Auswertungsergebnisse und/oder Mess-, Kontroll- und/oder Diagnosedaten an den Empfangseingang RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505. Bevorzugt sendet der Ultraschallsensor 405 als erstes eine Statusinformation 150 in Form eines oder mehrerer Statusbits oder Statusbytes.With the end of the
Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, dass der Ultraschallsensor 405 über seine UART-Datenschnittstelle 430 danach die zuvor in der Ultraschallmessphase 125 zwischengespeicherten Messwerte der detektierten Echos (140, 141, 142, 143, 144) übersendet.The document presented here suggests that the
Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, dass der Ultraschallsensor 405 über seine UART-Datenschnittstelle 430 nach dem Ende der Ultraschallmessphase 125 die zuvor in der Ultraschallmessphase 125 zwischengespeicherten Messwerte der ersten vier detektierten Echos (140, 141, 142, 143) übersendet, da im Rahmen der Ausarbeitung der hier vorgelegten technischen Lehre erkannt wurde, dass die Auswertung dieser ersten vier Echos (140, 141, 142, 143) in der Regel für die meisten Anwendungen ausreichend ist.The document presented here suggests that the
Dazu kann der Ultraschallsensor 405 als nächstes die Anzahl der erfassten Echos (140 bis 144) an das übergeordnete Rechnersystem 505 übertragen, was dem übergeordneten Rechnersystem 505 ermöglich zu erkennen, wie viele Echo-Daten in dieser dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 folgen.For this purpose, the
Wie oben beschrieben, startet typischerweise der Ultraschallsensor 405 mit der Übermittlung des Startsignals 185 vom Ultraschallsensor 405 an das übergeordnete Rechnersystem 505 den besagten Zeitzähler 555 des Ultraschallsensor 405, der beispielsweise den Systemtakt des Ultraschallsensors 405 oder einen daraus abgeleiteten Takt zählt. Somit steht dem Ultraschallsensor für jedes aufgetretene Ereignis in der Ultraschallmessphase 125 ein eineindeutiger Zeitstempel zur Verfügung, den der Ultraschallsensor 405 bevorzugt mit den Parametern des Ereignisses, zu denen typischerweise auch die Art des Ereignisses gehören kann, für die Übermittlung an das übergeordnete Rechnersystem 505 in der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 zwischenspeichern kann. Eine Übertragung solche Zeitstempel ist nicht nötig, wenn das übergeordnete Rechnersystem in der Ultraschallmessphase die Zeit zwischen dem Startsignal 185 der Ultraschallmessphase oder dem Startsignal 625 der eigentlichen Messphase und dem Auftreten des Signalisierungspulses eines Echos (140 bis 144) erfasst, sich also den eigenen Zeitstempel erzeugt. Durch das Startsignal 185 und die sofortige Signalisierung eines Echos (140 bis 144) kann das übergeordnete Rechnersystem 505 darüber hinaus nicht nur einen eigenen Zeitstempel für jede Signalisierung eines Echos (140 bis 144) erzeugen, sondern auch so die früh auftretenden Echos bereits früh analysieren und verarbeiten, obwohl die Ultraschallmessphase 125 noch nicht zu Ende ist. Dies ist insbesondere in sicherheitsrelevanten Anwendungen von besonderer Wichtigkeit, da früh nach dem Start 185 eintreffende Echos 140 sehr nahen Objekten 515 entsprechen, die dementsprechend in der Regel gefährlicher sind und ggf. eine schnelle Reaktion erfordern.As described above, the
Bevorzugt überträgt der Ultraschallsensor 405 über den Sendeanschluss TX seiner UART-Datenschnittstelle 430 in der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 die Messwerte des zeitlich als erstes aufgetretenen Echos 140 an den Empfangsanschluss RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505. Diese Messwerte des ersten Echos 140 können zum Beispiel der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein erstmaliges Überschreiten der Schwellwertkurve 115 durch das Hüllkurvensignal 105 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat und/oder der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein erstes Auftreten eines Maximums des Hüllkurvensignals 105 oberhalb der Schwellwertkurve 115 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat.In the
Bevorzugt überträgt der Ultraschallsensor 405 über den Sendeanschluss TX seiner UART-Datenschnittstelle 430 anschließend die Messwerte des zeitlich als zweites aufgetretenen Echos 141 an den Empfangsanschluss RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505. Diese Messwerte des zweiten Echos 141 können zum Beispiel der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein zweites Überschreiten der Schwellwertkurve 115 durch das Hüllkurvensignal 105 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat und/oder der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein zweites Auftreten eines Maximums des Hüllkurvensignals 105 oberhalb der Schwellwertkurve 115 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat.Preferably, the
Bevorzugt überträgt der Ultraschallsensor 405 über den Sendeanschluss TX seiner UART-Datenschnittstelle 430 anschließend die Messwerte des zeitlich als drittes aufgetretenen Echos 142 an den Empfangsanschluss RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505. Diese Messwerte des dritten Echos 142 können zum Beispiel der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein drittes Überschreiten der Schwellwertkurve 115 durch das Hüllkurvensignal 105 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat und/oder der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein drittes Auftreten eines Maximums des Hüllkurvensignals 105 oberhalb der Schwellwertkurve 115 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat.The
Bevorzugt überträgt der Ultraschallsensor 405 über den Sendeanschluss TX seiner UART-Datenschnittstelle 430 anschließend die Messwerte des zeitlich als viertes aufgetretenen Echos 143 an den Empfangsanschluss RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505. Diese Messwerte des vierten Echos 143 können zum Beispiel der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein viertes Überschreiten der Schwellwertkurve 115 durch das Hüllkurvensignal 105 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat und/oder der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein viertes Auftreten eines Maximums des Hüllkurvensignals 105 oberhalb der Schwellwertkurve 115 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat.The
Der Ultraschallsensor kann diese Übertragung für beliebig viele Echos zwar in analoger Weise fortsetzen, es hat sich aber gezeigt, dass die Übertragung weiterer Echos in der Regel keinen wesentlichen Informationsgewinn mehr bringt und nur zu einer Verlängerung der zeitlichen Dauer des Ultraschallmesszyklus 125 und der zeitlichen Dauer der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 führt, was wiederum die Frequenz der aufeinanderfolgenden Ultraschallmessungen in Form aufeinander folgender Ultraschallmesszyklen 110 des Ultraschallsensors 405 senkt. Dies wiederum ist dann bei der Übertragung von zu vielen Echos nachteilig für die Sicherheit des Fahrzeugs und dessen Insassen.The ultrasonic sensor can continue this transmission in an analogous manner for any number of echoes, but it has been shown that the transmission of further echoes generally no longer brings any significant information gain and only leads to an extension of the time duration of the
Bevorzugt schließt eine Übertragung einer oder mehrerer Prüfinformationen 160, beispielsweise in Form einer Check-Summe, beispielsweise in Form eines oder mehrerer CRC-Bytes, die Datenübertragung vom Ultraschallsensor 405 über den Sendeanschluss TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 an den Empfangsanschluss RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 und damit die dritte Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 ab.Preferably, a transmission of one or
Mit dem Abschluss der Übertragung der letzten Daten, also des letzten Bits endet frühestens somit die dritte Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110. Eine Möglichkeit zur Sicherstellung, dass das übergeordnete Rechnersystem 505 das Ende der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 erkennt, kann sein, dass der Ultraschallsensor 405 zum Ersten am Beginn der Datenübertragung zu Beginn der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 eine Information über die maximale zeitliche Länge der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus s110 an das übergeordnete Rechnersystem 505 endet und/oder zum Zweiten am Ende der Datenübertragung in der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 einen Daten-Ende-Kode an das übergeordnete Rechnersystem 505 sendet, der es dem übergeordneten Rechnersystem 505 ermöglicht, das Ende der Datenübertragung zu erkennen oder zu berechnen. Bevorzugt sendet der Ultraschallsensor 405 einen solchen Daten-Ende-Kode nämlich vor den Prüfinformationen 160, die dem übergeordneten Rechnersystem 505 die Überprüfung des korrekten Empfangs der Daten in der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 ermöglichen. Somit muss das übergeordnete Rechnersystem 505 diese Zeit noch bei der Berechnung des Endes des Ultraschallmesszyklus 110 ggf. noch berücksichtigen.With the completion of the transmission of the last data, i.e. the last bit, the
Nach dem Ende der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 schaltet die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 bevorzugt wieder in einen Zustand entsprechend der Kommandophase 120 und/oder einen äquivalenten Zustand.After the end of the
Kommunikation über eine einzelne DatenleitungCommunication via a single data line
Neben der Kommunikation über zwei Datenleitungen (545, 550) ist aber auch die Kommunikation über eine einzelne Datenleitung möglich.In addition to communication via two data lines (545, 550), communication via a single data line is also possible.
Nach dem Einschalten oder Zurücksetzen des Ultraschallsensorsystems 400 befindet sich die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 im UART-Empfangszustand. Die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 befindet sich dann im UART-Sendezustand. Bevorzugt ist die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 so ausgelegt, dass eine logische 0 der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 eine logische 1, die die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 auf den Eindrahtdatenbus 500 legen will, überschreiben kann. Bevorzugt ist die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 so ausgelegt, dass eine logische 0 der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 eine logische 1, die die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 auf den Eindrahtdatenbus 500 legen will, überschreiben kann.After switching on or resetting the
Bevorzugt beobachtet die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 die Daten auf dem Eindrahtdatenbus 500. Will die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 eine logische 1 auf den Eindrahtdatenbus 500 schreiben und stellt dann die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 eine 0 auf dem Eindrahtdatenbus 500 fest, so geht die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 403 typischerweise von einer Bus-Kollision aus. Bevorzugt wechselt die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 dann in den Empfangszustand der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405.The UART data interface 430 of the
In der Kommandophase befindet sich die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 typischerweise im Sendezustand der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505.In the command phase, the UART data interface 560 of the higher-
In der Kommandophase befindet sich die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 typischerweise im Empfangszustand der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405.In the command phase, the UART data interface 430 of the
In der Ultraschallmessphase 125 befindet sich die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 typischerweise im Empfangszustand der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505.In the
In der Ultraschallmessphase 125 befindet sich die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 typischerweise im Sendezustand der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405.In the
In der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 befindet sich die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 typischerweise im Empfangszustand der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505.In the
In der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 befindet sich die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 typischerweise im Sendezustand der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405.In the
Daher muss das Ultraschallsensorsystem 400 sicherstellen, dass die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 beim Wechsel von der Kommandophase 120 in die Ultraschallmessphase 125 vom Sendezustand in den Empfangszustand wechselt.Therefore, the
Außerdem muss das Ultraschallsensorsystem 400 sicherstellen, dass die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 beim Wechsel von der Kommandophase 120 in die Ultraschallmessphase 125 vom Empfangszustand in den Sendezustand wechselt.In addition, the
Des Weiteren muss das Ultraschallsensorsystem 400 sicherstellen, dass die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 beim Wechsel von der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 in die Kommandophase 120 vom Empfangszustand in den Sendezustand wieder zurückwechselt.Furthermore, the
Außerdem muss das Ultraschallsensorsystem 400 sicherstellen, dass die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 beim Wechsel von der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 in die Kommandophase 120 vom Sendezustand in den Empfangszustand wechselt.In addition, the
Hierzu schlägt das hier vorgelegte Dokument vor, dass das letzte Kommando 136 des übergeordneten Rechnersystems 505 an den Ultraschallsensor 405 zum zeitlichen Ende der Kommandophase 120 ein Kommando zum Wechsel in die Ultraschallmessphase 125 für den Ultraschallsensor 405 ist. Nach dem Empfang dieses Kommandos 136 wechselt der Ultraschallsensor 405 in die Ultraschallmessphase 125. Bevorzugt liegt zwischen dem Empfang des Kommandos 136 zum Zustandswechsel und Start der Ultraschallmessphase 125 einerseits und diesem Zustandswechsel andererseits eine Wartezeit, die vorgegeben, eingestellt oder programmiert sein kann. Die zeitliche Länge kann 0s betragen, was aber nicht bevorzugt ist. Bevorzugt steuert ein Zeitzähler 555 im Ultraschallsensor 405 diese Wartezeit. Bevorzugt gibt in der Ultraschallmessphase 125 die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 mit dem Systemtakt des Ultraschallsensors 405 und/oder mit dem UART-Takt 540 der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 Signalisierungen 185 über den Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 auf den Eindrahtdatenbus 500 aus, die typischerweise den Start 185 der Ultraschallmessphase 125 an den Empfangseingang TX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 signalisieren. Bevorzugt gibt in der Ultraschallmessphase 125 die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 mit dem Systemtakt des Ultraschallsensors 405 und/oder mit dem UART-Takt 540 der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 Signalisierungen (140 bis 144) über den Sendeausgang TX der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 auf den Eindrahtdatenbus 500 aus, die typischerweise das Eintreffen von Echos (140 bis 144) in Form reflektierter Ultraschallbursts und/oder reflektierter Ultraschallsignale 520 an den Empfangseingang TX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 signalisieren. Hierzu zieht der Anschluss der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 den Eindrahtdatenbus 500 als „Startsignal“ 185 zu Beginn der Ultraschalmessphase 125 für die Dauer eines oder weniger Perioden des Systemtakts des Ultraschallsensors 405 bzw. für die Dauer eines oder weniger Perioden des UART-Takts 540 der UART-Datenschnittstelle 430 den logischen Pegel des Eindahtdatenbusses 500 zwischen dem Anschluss der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsenders 405 und dem entsprechenden Anschluss der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 auf eine logische „0“. Hierdurch signalisiert der Ultraschallsender 405 dem übergeordneten Rechnersystem 505, dass die Ultraschallmessphase 125 begonnen hat.For this purpose, the document presented here suggests that the last command 136 of the higher-
Für den Fall, dass die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 eine Buskollision nach dieser Signalisierung in der Ultraschallmessphase 125 zu irgendeinem Zeitpunkt feststellt, schlägt das hier vorgestellte Dokument vor, dass dann der Ultraschallsensor 405 die Ultraschallmessphase 125 verlässt und wieder in die Kommandophase 120 wechselt. In einem solchen Fehlerfall wechselt dann der Zustand der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors v405 vorschlagsgemäß wieder in den Empfangszustand.In the event that the UART data interface 430 of the
Über ihre UART-Datenschnittstelle 560 detektiert somit das übergeordnete Rechnersystem 505 den Beginn der Ultraschallmessphase 125 des Ultraschallsensors 405 und startet ggf. einen Zeitzähler des übergeordneten Rechnersystems 505, um Laufzeiten der Reflexionen des vom Ultraschallsensor 405 ausgesendeten Ultraschallbursts 510 bzw. des vom Ultraschallsensor 405 ausgesendeten Ultraschallsignals 510 zu erfassen.The higher-level computer system detects via its UART data interface 560 505 signals the start of the
Typischerweise beginnt der Ultraschallsensor 405, wenn keine Buskollision vorliegt, zeitgleich oder in einer festen zeitlichen Beziehung zu dieser Start-Signalisierung 185 der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 mit der Aussendung eines Ultraschallbursts oder eines Ultraschallsignals 510 in den Freiraum vor dem Ultraschallsensor 405. Objekte 515 im Umfeld des Ultraschallsensors 405 reflektieren diesen Ultraschallburst 510 bzw. das ausgesendete Ultraschallsignal 510 als reflektierten Ultraschallburst 520 bzw. reflektiertes Ultraschallsignal 520.Typically, if there is no bus collision, the
Es ist auch denkbar, dass der Ultraschallsensor 405 keinen Ultraschallburst bzw. kein Ultraschallsignal 510 aussendet, weil ein anderer Ultraschallsensor der Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) eines Ultraschallsensorsystems 800, dessen Teil das übergeordnete Rechnersystem 505 und der Ultraschallsensor 405 sind, diesen Ultraschallburst bzw. das Ultraschallsignal 510 aussenden. Bevorzugt startet das übergeordnete Rechnersystem 505 die Ultraschallmessphase 125 mittels eines gleichzeitigen Kommandos 136 an alle Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) seines Ultraschallmesssystems (800) bei allen an der Messung teilnehmenden Ultraschallsensoren 405, 801 bis 803) die Ultraschallmessphase 125 gleichzeitig, wobei bevorzugt nur einer der Ultraschallsensoren 801 des Ultraschallmesssystems 800 einen Ultraschallburst bzw. ein Ultraschallsignal 510 aussendet. Zur Vereinfachung nimmt das hier vorgelegte Dokument an, dass alle Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) des Ultraschallsensorsystems 800 in gleicher Weise konstruiert sind, ohne die hier offengelegte technische Lehre hierauf zu begrenzen.It is also conceivable that the
Die Ultraschallmessphase 125 gliedert sich typischerweise zeitlich nacheinander in eine Sendephase, eine Ausschwingphase (zusammen 610) und eine Empfangsphase 615.The
In der Aussendephase sendet der aussendende Ultraschallsensor 405 den Ultraschallburst bzw. das Ultraschallsignal 510 in den Freiraum in der Umgebung des aussendenden Ultraschallsensors 801. Für den aussendenden Ultraschallsensor 801 folgt dann die Ausschwingphase in der das mechanische Schwingelement ausschwingt und in der der aussendende Ultraschallsensor 801 das Schwingelement typischerweise abbremst. Erst dann folgt für den aussenden Ultraschallsensor 801 die Empfangsphase 615 bis zum Ende der Ultraschallmessphase 125 in der der aussendende Ultraschallsensor 801 die Reflexionen des Ultraschallbursts bzw. des Ultraschallsignals 520 als Echos empfängt.In the emission phase, the emitting
Die nicht aussendenden Ultraschallsensoren (405, 802, 803) durchlaufen in der Ultraschallmessphase 125 typischerweise keine Sendephase und keine Ausschwingphase, sondern nur eine Empfangsphase 165.The non-emitting ultrasonic sensors (405, 802, 803) typically do not go through a transmission phase or a decay phase in the
Bevorzugt ignoriert der aussende Ultraschallsensor 801 das Empfangssignal 470, solange sein Schwingelement noch nicht ausgeschwungen ist und er sich in der Sendephase oder Ausschwingphase befindet.The emitting
Die Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) des Ultraschallsystems 800 bilden aus den jeweiligen Empfangssignalen 470 ihrer Ultraschallempfänger bzw. Ultraschalltransducer 465 ein jeweiliges Hüllkurvensignal 105, das typischerweise den zeitlichen Verlauf der jeweiligen Amplitude des jeweils empfangenen Ultraschallsignals 520 wiederspiegelt.The ultrasonic sensors (405, 801 to 803) of the
Die Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) vergleichen in der Empfangsphase 615 der Ultraschallmessphase 125 jeweils die jeweilige Amplitude ihres jeweiligen Hüllkurvensignals 105 mit dem Momentanwert einer vorgegebenen und/oder berechneten und/oder eingestellten jeweiligen Schwellwertkurve 115 des jeweiligen Ultraschallsensors der Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803).In the
Überschreitet der Momentanwert des Hüllkurvensignals 105 den aktuellen Wert der Schwellwertkurve 115, so zieht der Anschluss der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 an den Eindrahtdatenbus 500 mit der nächsten Flanke und/oder der nächsten steigenden Flanke und/oder der nächsten fallenden Flanke des System-Takts bzw. des UART-Takts 540 des Ultraschallsensors 405 den Anschluss der UART-Datenschnittstelle 430 an den Eindrahtdatenbus 500 und damit den Eindrahtdatenbus 500 auf eine logische „0“. Unterschreitet der Momentanwert des Hüllkurvensignals 105 den aktuellen Wert der Schwellwertkurve 115, so zieht der Ausgang der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 an den Eindrahtdatenbus 500 mit der nächsten Flanke und/oder der nächsten steigenden Flanke und/oder der nächsten fallenden Flanke des System-Takts bzw. des UART-Takts 540 den Anschluss der UART-Datenschnittstelle 430 an den Eindrahtdatenbus 500 und damit den Eindrahtdatenbus 500 auf eine logische „1“, wenn kein anderer Busknoten den Eindrahtdatenbus 500 auf eine logische „0“ zeiht.If the instantaneous value of the
Statt dieser Schwellwertkurven 115 gesteuerten Signalisierung ist auch die Signalisierung von Maxima denkbar. Hierfür filtert der Ultraschallsensor 405 sein Hüllkurvensignal 105, bevorzugt, um Rauschen und andere Artefakte zu entfernen. Stellt der Ultraschallsensor 405 nun ein Maximum im zeitlichen Werteverlauf seines Hüllkurvensignals 105 fest, so zieht der Anschluss der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 an den Eindrahtdatenbus 500 den Eindrahtdatenbus 500 mit der nächsten Flanke und/oder der nächsten steigenden Flanke und/oder der nächsten fallenden Flanke des System-Takts bzw. des UART-Takts 540 den Anschluss der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 an den Eindrahtdatenbus 500 und damit den Eindrahtdatenbus 500 für eine vordefinierte und/oder eingestellte und/oder programmierte Zeit auf eine logische „0“. Die vordefinierte Zeit kann beispielsweise die zeitliche Dauer eines Systemtakts des Ultraschallsensors 405 und/oder die zeitliche Dauer eines UART-Takts 540 der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 und/oder die zeitliche Dauer einer vorgegebenen Anzahl von Systemtakten des Ultraschallsensors 405 und/oder eine die zeitliche Dauer einer vorgegebenen Anzahl von UART-Takten 540 der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 sein. Die hier vorgelegte Schrift bezeichnet diese vordefinierte Zeit im Folgenden auch als Signalisierungsdauer.Instead of this signaling controlled by threshold value curves 115, signaling of maxima is also conceivable. For this purpose, the
Es hat sich gezeigt, dass für viele Anwendungsfälle die Abspeicherung der Messwert der ersten vier Echos (140 bis 143) ausreichend ist.It has been shown that for many applications, storing the measured values of the first four echoes (140 to 143) is sufficient.
Bevorzugt ist die zeitliche Dauer der Ultraschallmessphase 125 konstruktiv oder durch Einstellung oder durch Programmierung oder mittels eines Kommandos 135 des übergeordneten Rechnersystems 505 aus der Kommandophase 120 festgelegt.The duration of the
Auch kann der Ultraschallsensor 405 auf ein Ende der Ultraschallmessphase 125 schließen, wenn er für eine vorbestimmte und/oder eingestellte und/oder programmierte Zeitdauer kein Echo mehr festgestellt hat.The
Bevorzugt stellt das übergeordnete Rechnersystem 505 durch geeignete Kommandos 136 in der Kommandophase 120 sicher, dass alle Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) die Ultraschallmessphase 125 vor Beginn des nächsten Ultraschallmesszyklus 125 verlassen haben.The higher-
Bevorzugt ist die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 in der Lage in besonderen Fällen, eine logische „1“ auf den Eindrahtdatenbus 500 zu legen, die eine logische „0“ der UART-Datenschnittstelle 430 eines Ultraschallsensors 405 überschreibt. Bevorzugt überprüfen die UART-Datenschnittstellen 430 der Ultraschallsensoren 405, ob jede auf den Bus 500 gelegte logische „0“ auch dort als logische „0“ erscheint. Stellen die UART-Datenschnittstellen 430 der Ultraschallsensoren 405 eine solche Buskollision fest, weil die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 auf dem Eindrahtdatenbus 500 eine logische „1“ feststellt, obwohl sie eine logische „0“ eingeschrieben und daher erwartet hat, so geht die UART-Datenschnittstelle 430 bevorzugt von einer Buskollision aus. Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, dass dann der Ultraschallsensor 405 wieder in die Kommandophase 120 wechselt und die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 wieder in den Empfangszustand wechselt. Die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 oder eine andere Teilvorrichtung des Ultraschallsensorsystems 400, 800 (z.B. ein Pull-Up-Buswiderstand) legen auf den Datenbus 500, wenn sie keine logische „0“ auf dem Eindrahtdatenbus einprägen, eine logische „1“ auf den Eindrahtdatenbus 500, die andere Busteilnehmer mit einer logischen „0“ bei Bedarf überschreiben können. Nur in den besagten besonderen Fällen, wenn beispielsweise das übergeordnete Rechnersystem 505 die Zustände aller Busteilnehmer und Ultraschallsensoren (405, 801 bis 803) am Eindrahtdatenbus 500 zurücksetzen will, ist vorschlagsgemäß vorgesehen, dass dann das übergeordnete Rechnersystem 505 eine logische „1“ einprägen kann, die die anderen Busteilnehmer und Ultraschallteilnehmer am Eindrahtdatenbus 500 mit ihren UART-Datenschnittstellen 430 nicht überschreiben können.In special cases, the UART data interface 560 of the higher-
Das hiervorgestellte Verfahren ermöglicht eine schnelle Kommunikation und damit die Verwendung zusätzlicher Informationen zur Absicherung der Datenkommunikation zwischen dem Ultraschallsensor 405 und dem übergeordneten Rechnersystem 505. Zusätzliche Bits zur Absicherung der Kommunikationsgeschwindigkeit stehen daher zur Verfügung. Durch den zeitlichen Vorteil des UART Modes 190 lassen sich weitere Bits hinzufügen, ohne dass dabei die Kommunikationszeit gegenüber Methoden aus dem Stand der Technik für die Kommunikation zwischen Ultraschallsensor 405 und übergeordnetem Rechnersystem 505 verlängert wird. Zudem wird die Kommunikation zwischen Ultraschallsensor 405 und übergeordnetem Rechnersystem 505 robuster bzw. der Ultraschallsensor 405 und das übergeordnete Rechnersystem 505 können Fehler während der Kommunikation können erkennen. Das übergeordnete Rechnersystem 505 und der Ultraschallsensor können solche Fehler daher auch besser behandeln und eindämmen.The method presented here enables fast communication and thus the use of additional information to secure data communication between the
Für das Startkommando oder das Kommando 136 zum Konfigurieren des Ultraschallsensors 405 bietet sich hier ein zusätzliches Parity-Bit zur Absicherung an.For the start command or the command 136 for configuring the
Eine Möglichkeit für die beispielhafte Gestaltung eines beispielhaften Kommandos 135 der Kommandophase 120 ist die Verwendung eines Ein-Byte-kommandos, bei dem die 8 Bit des Ein-Byte-Kommandos 135 in 3 Bit für das Kommando (z.B. Start einer Messung oder Konfiguration des Ultraschallsensors 405) und weiteren 4 Bits für die Konfiguration des Kommandos (z.B. welches Messprofil) und einem Parity-Bit zur Absicherung aufgeteilt ist. Der Ultraschallsensor 405 überprüft das Parity-Bit des empfangenen Kommandos 135 und führt das Kommando 135 nur dann aus, wenn das Parity dem entsprechend den anderen empfangenen Bits des Kommandos 135 zu erwartenden Parity-Bit entspricht.One possibility for the exemplary design of an
Die Status-und Echoinformationen (150, 155 bis 158, 160), sowie weitere Daten zur Sensor-Konfiguration lassen sich mittels CRC-Statusdaten 160 absichern.The status and echo information (150, 155 to 158, 160), as well as other sensor configuration data, can be secured using
Das hier vorgeschlagene Verfahren verwendet bevorzugt einen 8-Bit-CRC damit die CRC Prüfsumme genau so lang ist, wie die einzelnen 8-Bit-UART-Datenpakete des UART-Datenprotokolls.The method proposed here preferably uses an 8-bit CRC so that the CRC checksum is exactly as long as the individual 8-bit UART data packets of the UART data protocol.
Mit dem Ende der Ultraschallmessphase 125 beginnt auch bei Verwendung eine Eindrahtdatenbusses 500 bevorzugt wieder die dritte Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110. In der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 befindet sich typischerweise die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 555 im Empfangszustand und die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 im Sendezustand. Die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 und die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 tauschen typischerweise in der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 die Daten zumindest zweitweise bevorzugt entsprechend dem UART-Protokoll aus.With the end of the
In der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 überträgt der Ultraschallsensor 405 über den Eindrahtdatenbusanschluss seiner UART-Datenschnittstelle 430 Auswertungsergebnisse und/oder Mess-, Kontroll- und/oder Diagnosedaten an den Eindrahtdatenbusanschluss der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 über den Eindrahtdatenbus 500 im UART-Protokoll. Bevorzugt sendet der Ultraschallsensor 405 über den Eindrahtdatenbus 500 als erstes eine Statusinformation 150 in Form eines oder mehrerer Statusbits oder Statusbytes.In the
Das hier vorgelegte Dokument schlägt vor, dass der Ultraschallsensor 405 über seine UART-Datenschnittstelle 430 danach die zuvor in der Ultraschallmessphase 125 zwischengespeicherten Messwerte der detektierten Echos (140 bis 144) übersendet. Das hier vorgelegte Dokument schlägt außerdem vor, dass der Ultraschallsensor 405 über seine UART-Datenschnittstelle 430 danach die zuvor in der Ultraschallmessphase 125 zwischengespeicherten Messwerte der ersten vier in der Ultraschallmessphase 125 detektierten Echos (140 bis 143) übersendet.The document presented here suggests that the
Dazu kann der Ultraschallsensor 405 als nächstes die Anzahl der erfassten Echos (140 bis 144) an das übergeordnete Rechnersystem 505 übertragen, was dem übergeordneten Rechnersystem 505 ermöglicht zu erkennen, wie viele Echo-Daten in der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 folgen.For this purpose, the
Wie oben beschrieben, startet typischerweise der Ultraschallsensor 405 mit der Übermittlung des Startsignals 185 vom Ultraschallsensor 405 an das übergeordnete Rechnersystem 505 den besagten Zeitzähler 555 des Ultraschallsensors 405, der beispielsweise den Systemtakt des Ultraschallsensors 405 oder einen daraus abgeleiteten Takt zählt. Somit steht dem Ultraschallsensor 405 für jedes aufgetretene Ereignis in der Ultraschallmessphase 125 ein eineindeutiger Zeitstempel zur Verfügung, den der Ultraschallsensor 405 bevorzugt mit den Parametern des Ereignisses, zu denen typischerweise auch die Art des Ereignisses gehören kann, für die Übermittlung an das übergeordnete Rechnersystem 505 in der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 125 zwischenspeichern kann.As described above, the
Bevorzugt überträgt der Ultraschallsensor 405 über den Sendeanschluss TX seiner UART-Datenschnittstelle 430 die Messwerte des zeitlich als erstes aufgetretenen Echos 140 an den Empfangsanschluss RX der UART-Datenschnittstelle 560 der übergeordneten Rechnersystems 505. Diese Messwerte des ersten Echos 140 können zum Beispiel der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein erstmaliges Überschreiten der Schwellwertkurve 115 durch das Hüllkurvensignal 105 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat und/oder der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein erstes Auftreten eines Maximums des Hüllkurvensignals 105 oberhalb der Schwellwertkurve 115 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat.The
Bevorzugt überträgt der Ultraschallsensor 405 über den Sendeanschluss TX seiner UART-Datenschnittstelle 430 anschließend die Messwerte des zeitlich als zweites aufgetretenen Echos 141 an den Empfangsanschluss RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505. Diese Messwerte des zweiten Echos 141 können zum Beispiel der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein zweites Überschreiten der Schwellwertkurve 115 durch das Hüllkurvensignal 105 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat und/oder der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein zweites Auftreten eines Maximums des Hüllkurvensignals 105 oberhalb der Schwellwertkurve 115 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat.Preferably, the
Bevorzugt überträgt der Ultraschallsensor 405 über den Sendeanschluss TX seiner UART-Datenschnittstelle 430 anschließend die Messwerte des zeitlich als drittes aufgetretenen Echos 142 an den Empfangsanschluss RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505. Diese Messwerte des dritten Echos 142 können zum Beispiel der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein drittes Überschreiten der Schwellwertkurve 115 durch das Hüllkurvensignal 105 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat und/oder der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein drittes Auftreten eines Maximums des Hüllkurvensignals 105 oberhalb der Schwellwertkurve 115 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat.The
Bevorzugt überträgt der Ultraschallsensor 405 über den Sendeanschluss TX seiner UART-Datenschnittstelle 430 anschließend die Messwerte des zeitlich als viertes aufgetretenen Echos 143 an den Empfangsanschluss RX der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505. Diese Messwerte des vierten Echos 143 können zum Beispiel der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein viertes Überschreiten der Schwellwertkurve 115 durch das Hüllkurvensignal 105 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat und/oder der Zeitpunkt (=Zählerstand des Zeitzählers 555 des Ultraschallsensors 405) sein, zu dem der Ultraschallsensor 405 ein viertes Auftreten eines Maximums des Hüllkurvensignals 105 oberhalb der Schwellwertkurve 115 in der Ultraschallmessphase 125 ermittelt hat.The
Eine Übertragung solcher Zeitstempel ist nicht nötig, wenn das übergeordnete Rechnersystem 505 in der Ultraschallmessphase 125 die Zeit zwischen dem Startsignal 185 der Ultraschallmessphase 125 oder dem Startsignal 625 der eigentlichen Messphase 615 und dem Auftreten des Signalisierungspulses eines Echos (140 bis 144) erfasst, sich also den eigenen Zeitstempel erzeugt. Durch das Startsignal 185 und die sofortige Signalisierung eines Echos (140 bis 144) kann das übergeordnete Rechnersystem 505 darüber hinaus nicht nur einen eigenen Zeitstempel für jede Signalisierung eines Echos (140 bis 144) erzeugen, sondern auch so die früh auftretenden Echos bereits früh analysieren und verarbeiten, obwohl die Ultraschallmessphase 125 noch nicht zu Ende ist. Dies ist insbesondere in sicherheitsrelevanten Anwendungen von besonderer Wichtigkeit, da früh nach dem Start 185 eintreffende Echos 140 sehr nahen Objekten 515 entsprechen, die dementsprechend in der Regel gefährlicher sind und ggf. eine schnelle Reaktion erfordern.A transmission of such time stamps is not necessary if the higher-
Der Ultraschallsensor 405 kann diese Übertragung kann für beliebig viele Echos zwar in analoger Weise fortsetzen, Es hat sich aber gezeigt, dass die Übertragung weiterer Echos in der Regel keinen wesentlichen Informationsgewinn mehr bringt und nur zu einer Verlängerung der zeitlichen Dauer des Ultraschallmesszyklus 125 und der zeitlichen Dauer der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 führt, was wiederum die Frequenz der aufeinanderfolgenden Ultraschallmessungen in Form aufeinander folgender Ultraschallmesszyklen 110 des Ultraschallsensors 405 senkt. Dies wiederum ist dann bei der Übertragung von zu vielen Echos nachteilig für die Sicherheit des Fahrzeugs und dessen Insassen.The
Übertragung einer oder mehrerer Prüfinformationen 160, beispielsweise in Form einer Check-Summe, beispielsweise in Form eines oder mehrerer CRC-Bytes, die Datenübertragung vom Ultraschallsensor 405 über den Anschluss der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 an den Anschluss der UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 ab.Transmission of one or
Mit dem Abschluss der Übertragung der letzten Daten, also des letzten Bits endet frühestens somit die dritte Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110. Eine Möglichkeit zur Sicherstellung, dass das übergeordnete Rechnersystem 505 das Ende der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 erkennt, kann sein, dass der Ultraschallsensor 405 zum Ersten am Beginn der Datenübertragung zu Beginn der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 eine Information über die maximale zeitliche Länge der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus s110 an das übergeordnete Rechnersystem 505 endet und/oder zum Zweiten am Ende der Datenübertragung in der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 einen Daten-Ende-Kode an das übergeordnete Rechnersystem 505 sendet, der es dem übergeordneten Rechnersystem 505 ermöglicht, das Ende der Datenübertragung zu erkennen oder zu berechnen. Bevorzugt sendet der Ultraschallsensor 405 einen solchen Daten-Ende-Kode nämlich vor den Prüfinformationen 160, die dem übergeordneten Rechnersystem 505 die Überprüfung des korrekten Empfangs der Daten in der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 ermöglichen. Somit muss das übergeordnete Rechnersystem 505 diese Zeit noch bei der Berechnung des Endes des Ultraschallmesszyklus 110 ggf. noch berücksichtigen.With the completion of the transmission of the last data, i.e. the last bit, the
Nach dem Ende der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 schaltet die UART-Datenschnittstelle 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 bevorzugt wieder in einen Zustand entsprechend der Kommandophase 120 und/oder einen äquivalenten Zustand.After the end of the
Figur 2Figure 2
Das Schwingelement des Ultraschalltransducers 465 bzw. Ultraschallempfängers des Ultraschallsensors 405 erzeugt dann das in
Bevorzugt ignoriert die Auswertevorrichtung des Ultraschallsensors 405 alle Echo ähnlichen Signale im Hüllkurvensignal 105 des Ultraschallsensors 405, die in einem Zeitraum entsprechend einer „Verzögerung“ 610 im Hüllkurvensignal 105 unmittelbar nach dem Beginn der Ultraschallmessphase 125 liegen. Das bedeutet, dass die eigentliche Messphase 615, in der der Ultraschallsensor 405 empfangene Echos (140 bis 144) an das übergeordnete Rechnersystem 505 signalisiert und Messdaten dieser Echos (140 bis 144) abspeichert, typischerweise zeitlich kürzer als die Ultraschallmessphase 125 ist.The evaluation device of the
In der Ultraschallmessphase können somit ein erster Puls 185, der dem übergeordneten Rechnersystem 505 den Beginn der Ultraschallmessphase 125 signalisiert, und ein zweiter Puls 625, der dem übergeordneten Rechner 505 den Beginn der eigentlichen Messphase 615 signalisiert, auftreten. Das übergeordnete Rechnersystem 505 kann diese beiden Pulse 185 und 625 zusammen auch zur Überwachung der internen Oszillatorfrequenz des Systemtakts des Ultraschallsensors 405 verwenden, da der zeitliche Abstand der beiden Pulse (185, 625) bekannt ist und sich nur mit der Oszillatorfrequenz des Oszillators des Ultraschallsensors 405, der den Systemtakt des Ultraschallsensors 405 erzeugt, verschiebt. Eine große Veränderung des zeitlichen Abstands dieser beiden Pulse 185 und 625 kann auf einen Fehler des Ultraschallsensors 405 hindeuten. Bevorzugt erfasst daher das übergeordnete Rechnersystem 505 den zeitlichen Abstand des ersten Pulses 185 vom zweiten Puls 625 mittels seines bereits erwähnten Zeitzählers. Liegt der Wert dieses zeitlichen Abstands nicht in einem Erwartungswertintervall für den Wert dieses zeitlichen Abstands, so schließt das übergeordnete Rechnersystem 505 bevorzugt auf einen Fehler des Ultraschallsensors 405. Bevorzugt reagiert das übergeordnete Rechnersystem 505 entsprechend. Eine solche Reaktion kann beispielsweise eine Abschaltung des Ultraschallsensors 405 sein oder der Start einer Selbstdiagnose des Ultraschallsensors 405 oder ähnliche Maßnahmen. Das Ultraschallsensorsystem 400, 800 kann eine kleine zeitliche Verschiebung dieser beiden Pulse (185, 625) zueinander zur Nachsynchronisierung der Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 nutzen. Beispielsweise kann das übergeordnete Rechnersystem 505 bei einer Abweichung mittels eines Synchronisationssignals als Kommando in der Kommandophase 135 eine solche Nachsynchronisation erzwingen, wenn die festgestellte Abweichung zu groß ist.In the ultrasonic measurement phase, a
Eine beispielhafte Implementierungsidee der technischen Lehre des hier vorgelegten Dokuments sieht beispielsweise vor, dass das übergeordnete Rechnersystem 505 zum Starten der Messung ein beispielhaftes 8bit UART Datenpaket vom übergeordneten Rechnersystem 505 (auch als Bus-Master bezeichnet) zum Ultraschallsensor 405 schickt, welches das Kommando 135 (3bit) zum Starten der Messung und weitere Information (4bit) zum Messablauf beinhaltet. Zusätzlich wird es noch durch ein Parity-Bit abgesichert, siehe auch nächsten PunktAn exemplary implementation idea of the technical teaching of the document presented here, for example, provides that the higher-
Nach der Ultraschallmessung in der Ultraschallmessphase 125 sendet vorschlagsgemäß der Ultraschallsensor 405 in der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 mehrere UART-Datenpakete (jeweils alle 8bit lang) vom Ultraschallsensor 405 zum übergeordneten Rechnersystem 505. Das erste beispielhafte Paket kann beispielsweise Status-Informationen 150 zu Ultraschallsensor-Fehlern des Ultraschallsensors 405 umfassen, die nächsten 4 Paketen (505 bis 508) geben bevorzugt die Echohöhe (auf 8bit komprimiert) der ersten 4 erkannten Echos (140 bis 143) zurück. Abgesichert wird dann alles durch ein weiteres CRC Paket 160. Alle Pakete sollten bevorzugt mittels Kommandos 135 in der Kommandophase 120 einzelnen zu- und abschaltbar sein, um die Kommunikationszeit je nach Bedarf so kurz wie möglich halten zu können.After the ultrasonic measurement in the
Figur 3Figure 3
Bei den bisherigen Ultraschallkontrollschaltungen signalisiert immer ein konstant langer Puls (hier beispielhaft 50us) das Maximum eines Echos (140 bis 144) in der Ultraschallmessphase 125 auf dem Datenbus 500. Das hier vorgelegte Dokument schlägt hier eine neue Kodierung vor, die die die Pulslänge, z.B. in Abhängigkeit der Echoamplitude des jeweiligen Echos moduliert. Hier bestehen sicherlich noch weitere Möglichkeiten, der Pulslängen-Kodierung. Bei der Ausarbeitung des hier vorgelegten Vorschlags wurde nämlich erkannt, dass der Abstand der Echos in der Regel eine solche Pulslängenmodulierung zulässt. Dies ermöglicht einen anderen Informationsgehalt. Eine unterschiedliche Pulslängen-Kodierung mit mehreren Stufen ist beispielsweise denkbar.In the previous ultrasonic control circuits, a constantly long pulse (here, for example, 50us) always signals the maximum of an echo (140 to 144) in the
Eine hier vorgestellte Idee ist es, die Höhe der gemessenen Echos mittels der Länge des Pulses zu kodieren und an das übergeordnete Rechnersystem 505 zu signalisierenOne idea presented here is to encode the height of the measured echoes using the length of the pulse and to signal it to the higher-
Beispielsweise kann eine Kodierung so aussehen, das Echos, deren Amplituden den aktuellen Wert der Schwellwertkurve 115 übertreffen, aber nicht den doppelten aktuellen Wert des Schwellwertkurve 115 übertreffen mit einer Pulslänge einer ersten zeitlichen Länge, beispielsweise 50µs kodiert sind.For example, a coding can look like this: echoes whose amplitudes exceed the current value of the
Beispielsweise kann eine Kodierung des Weiteren aussehen, das Echos, deren Amplituden den aktuellen doppelten Wert der Schwellwertkurve 115 übertreffen, aber nicht den dreifachen aktuellen Wert des Schwellwertkurve 115 übertreffen mit einer Pulslänge einer doppelten ersten zeitlichen Länge, beispielsweise 100µs kodiert sind und so weiter.For example, coding can further look like echoes whose amplitudes exceed twice the current value of the
Auf diese Weise kann das übergeordnete Rechnersystem 505 schnell feststellen, ob das jeweilige Echo ein signifikantes Echo oder eher ein schwaches Echo war. (Vergleiche
Bevorzugt legt der Ultraschallsensor 405 die Messprofile die das übergeordnete Rechnersystem 505 dem Ultraschallsensor 405 in der Kommandophase 120 übermittelt, im nicht flüchtigen Speicher 415 des Ultraschallsensors 405 ab. Dies ermöglicht es, die aufwändige Datenübertragung der Konfigurationsdaten des jeweiligen Messprofils bei jedem Einschaltvorgang des Ultraschallsensors auf eine einmalige Übertragung beispielsweise am Bandende der Serienproduktion zu reduzieren.The
Figur 4Figure 4
Zwischen der Ultraschallsteuervorrichtung 435 und den Vorrichtungsteilen (445, 455, 475, 4859 DES Ultraschallempfangspfads signalisieren Steuersignale 425 zur Steuerung der steuerbaren Vorrichtungsteile (445, 455, 465, 475, 485) des Ultraschallempfangspfads (515, 520 465, 470, 475, 480, 485, 490) und des Ultraschallsendepfads (440, 445, 450, 455, 460, 465, 510, 515) und Statussignale dieser Vorrichtungsteile (445, 455, 465, 475, 485) zur Analyse und Überwachung des Zustands dieser Vorrichtungsteile (445, 455, 465, 475, 485) durch die Ultraschallsteuerung 435 der Ultraschallsteuervorrichtung den Zustand dieser Vorrichtungsteile und erlauben der Ultraschallsteuervorrichtung 435 die Steuerung dieser Vorrichtungsteile. Damit kann auch die Steuervorrichtung 410 diese Vorrichtungsteile steuern.Control signals 425 for controlling the controllable device parts (445, 455, 465, 475, 485) of the ultrasound reception path (515, 520 465, 470, 475, 480, 485, 490) and the ultrasonic transmission path (440, 445, 450, 455, 460, 465, 510, 515) and status signals of these device parts (445, 455, 465, 475, 485) for analyzing and monitoring the condition of these device parts (445, 455, 465, 475, 485) through the
Darüber hinaus umfasst der Ultraschallsensor 405 einen UART-Taktgeber oder UART-Oszillator 530. Die UART-Datenschnittstelle 430 kann mittels Synchronisationsleitungen 435 den UART-Taktgebers oder UART-Oszillators 530 mit dem Takt und/oder der Frequenz und/oder der Phase eines Synchronisationssignals auf dem Datenbus 500 zur Synchronisation der UART-Taktfrequenz des Systemtakts des Ultraschallsensors 405 und/oder des UART-Systemtakts 540 des UART-Taktgebers oder UART-Oszillators 530 synchronisieren. Die UART-Datenschnittstelle 430 nutzt den dann so synchronisierten Systemtakt 540 des Ultraschallsensors 405 und/oder den UART-Systemtakt des UART-Taktgebers oder UART-Oszillators 530.In addition, the
Der Ultraschallsensor 405 umfasst vorschlagsgemäß einen Zeitzähler 555, der beispielsweise die Ultraschallmessphase 125 nach Ablauf einer programmierten, oder eingestellten oder vorgegebenen Zeitdauer typischerweise wieder beendet und ggf. zur Bestimmung von Zeitstempeln für Echo-Daten in der Ultraschallmessphase 125 dient.According to the proposal, the
Figur 5Figure 5
Die
Figur 6Figure 6
In dem Beispiel der
Figur 7Figure 7
Glossarglossary
UARTUART
Der folgende Text ist ein Zitat der entsprechenden Wikipedia Seite (https://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Asynchronous_Receiver_Transmitter): „Universal Asynchronous Receiver Transmitter, kurz UART ist eine elektronische Schaltung, die zur Realisierung digitaler serieller Schnittstellen dient. Dabei kann es sich sowohl um ein eigenständiges elektronisches Bauelement (ein UART-Chip bzw. -Baustein) oder um einen Funktionsblock eines höherintegrierten Bauteils (z. B. eines Mikrocontrollers) handeln. Eine UART-Datenschnittstelle dient zum Senden und Empfangen von Daten über eine Datenleitung und bildet den Standard der seriellen Schnittstellen an PCs und Mikrocontrollern. Auch im industriellen Bereich ist die Schnittstelle mit verschiedenen Interfaces (z. B. RS-232 oder EIA-485 oder RS-485) sehr verbreitet. Die Daten werden als serieller digitaler Datenstrom mit einem fixen Rahmen übertragen, der aus einem Start-Bit, fünf bis maximal acht oder neun Datenbits (abhängig von der Anwendung), einem optionalen Parity-Bit zur Erkennung von Übertragungsfehlern und einem oder zwei Stopp-Bits besteht. Der Sender braucht dem Empfänger den Sendetakt nicht über eine eigene Steuerleitung mitzuteilen. Stattdessen berechnet der Empfänger den Takt des Senders aus dem Takt der Datenleitung und synchronisiert sich mit Hilfe der Start- und Stoppbits darauf. Gewöhnlich kann das Stopp-Bit auf das 1,5- oder 2-Fache der normalen Übertragungszeit eines Bits konfiguriert werden. Das wird als 1,5 bzw. 2 Stopp-Bits bezeichnet und muss sowohl beim Sender als auch beim Empfänger gleichmäßig eingestellt werden. Weil der Empfänger den Takt des Senders mit jedem empfangenen Byte neu berechnet und sich jedes Mal neu darauf synchronisiert, können auch große Unterschiede des Taktes zwischen Sender und Empfänger ausgeglichen werden. Auch kurzfristige Taktschwankungen werden so schnell wieder ausgeglichen. Deswegen nennt man diese Art der Datenübertragung „asynchron“ und diese Art der Synchronisation „bytesynchron“.The following text is a quote from the corresponding Wikipedia page (https://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Asynchronous_Receiver_Transmitter): “Universal Asynchronous Receiver Transmitter, UART for short, is an electronic circuit that is used to implement digital serial interfaces. This can be an independent electronic component (a UART chip or component) or a function block of a higher-level integrated component (e.g. a microcontroller). A UART data interface is used to send and receive data via a data line and is the standard serial interface on PCs and microcontrollers. The interface with various interfaces (e.g. RS-232 or EIA-485 or RS-485) is also very common in the industrial sector. The data is transmitted as a serial digital data stream with a fixed frame consisting of a start bit, five to a maximum of eight or nine data bits (depending on the application), an optional parity bit to detect transmission errors and one or two stop bits consists. The transmitter does not need to communicate the transmission clock to the receiver via its own control line. Instead, the receiver calculates the transmitter's clock from the data line's clock and synchronizes itself using the start and stop bits. Typically, the stop bit can be configured to 1.5 or 2 times the normal transmission time of a bit. This is referred to as 1.5 or 2 stop bits and must be set equally at both the transmitter and receiver. Because the receiver recalculates the transmitter's clock with each byte received and synchronizes itself to it each time, even large differences in the clock between the transmitter and receiver can be compensated for. Even short-term clock fluctuations are quickly compensated for. That is why this type of data transfer is called “asynchronous” and this type of synchronization is called “bytesynchronous”.
Ein universeller asynchroner Empfänger-Sender im Sinne des hier vorliegenden Dokuments ist also typischerweise ein Computer-Hardware-Gerät für eine asynchrone serielle Kommunikation, bei dem das Datenformat und die Übertragungsgeschwindigkeit konfigurierbar sind. Es sendet die Datenbits nacheinander, vorzugsweise vom niedrigstwertigen zum höchstwertigen, bevorzugt eingerahmt von Start- und Stoppbits synchron in einer möglichst festen Phasenbeziehung zu einem UART-Takt, so dass der Kommunikationskanal ein präzises Timing ermöglicht. Die elektrischen Signalpegel werden typischerweise von einer Treiberschaltung außerhalb der UART-Logik gehandhabt. Zwei gängige Signalpegel sind beim RS-232 System, ein 12-Volt-System, und beim RS-485, ein 5-Volt-System. Frühe Fernschreibgeräte verwendeten auch Stromschleifen.A universal asynchronous receiver-transmitter in the sense of the present document is typically a computer hardware device for asynchronous serial communication in which the data format and the transmission speed are configurable. It sends the data bits one after the other, preferably from the least significant to the most significant, preferably framed by start and stop bits synchronously in as fixed a phase relationship as possible to a UART clock, so that the communication channel enables precise timing. The electrical signal levels are typically handled by a driver circuit external to the UART logic. Two common signal levels are the RS-232 system, a 12-volt system, and the RS-485, a 5-volt system. Early teleprinters also used current loops.
Ein UART ist in der Regel ein einzelner (oder ein Teil eines) integrierter Schaltkreis (IC), der für die serielle Kommunikation über einen seriellen Anschluss eines Computers oder Peripheriegeräts verwendet wird. Ein oder mehrere UART-Peripheriegeräte sind in der Regel in Mikrocontroller-Chips integriert. Spezialisierte UARTs werden für Automobile, Smart Cards und SIM-Karten verwendet.A UART is typically a single (or part of) an integrated circuit (IC) designed for the Serial communication is used over a serial port on a computer or peripheral device. One or more UART peripherals are typically integrated into microcontroller chips. Specialized UARTs are used for automobiles, smart cards and SIM cards.
In dem hier vorliegenden Fall steht die Verwendung für die Kommunikation zwischen einem übergeordneten Rechnersystem und einem Ultraschallsensor im Vordergrund.In the present case, the focus is on the use for communication between a higher-level computer system and an ultrasonic sensor.
Ein verwandtes Gerät, der universelle synchrone und asynchrone Empfänger-Sender (USART), unterstützt ebenfalls den synchronen Betrieb.A related device, the Universal Synchronous and Asynchronous Receiver-Transmitter (USART), also supports synchronous operation.
In der Regel verfügt eine UART-Datenschnittstelle über einen Sende-Ausgang, üblicherweise mit TX bezeichnet, und einen Empfangseingang, üblicherweise mit RX bezeichnet.As a rule, a UART data interface has a transmit output, usually designated TX, and a receive input, usually designated RX.
Wenn hier in dieser Schrift von UARTs die Rede ist, so sollen auch sogenannte USART-Schnittstellen davon mit umfasst sein. Der Leser möge dann UART durch USART ersetzen. Dies betrifft insbesondere die Ansprüche.When UARTs are mentioned in this document, so-called USART interfaces should also be included. The reader should then replace UART with USART. This particularly applies to claims.
Ein universeller synchroner und asynchroner Empfänger-Sender (USART, programmierbare Kommunikationsschnittstelle oder PCI) ist im Sinne des hier vorgelegten Dokuments ein serielles Schnittstellengerät, das für die asynchrone oder synchrone Kommunikation programmiert werden kann.A universal synchronous and asynchronous receiver-transmitter (USART, programmable communications interface or PCI), as used herein, is a serial interface device that can be programmed for asynchronous or synchronous communication.
Die synchronen Fähigkeiten des USART waren in erster Linie dazu gedacht, synchrone Protokolle wie das synchrone Sende-Empfangs-Verfahren (STR) von IBM, die binäre synchrone Kommunikation (BSC), die synchrone Datenverbindungssteuerung (SDLC) und die ISO-genormten HDLC-Protokolle (High-Level Data Link Control) zu unterstützen, die mit synchronen Sprachfrequenzmodems verwendet wurden. Diese Protokolle wurden entwickelt, um die Bandbreite optimal zu nutzen, als die Modems noch analoge Geräte waren. Damals konnte das schnellste asynchrone Sprachbandmodem mit Frequenzumtastung (FSK) höchstens eine Geschwindigkeit von 300 Bit/s erreichen, während synchrone Modems mit Phasenumtastung (PSK) Geschwindigkeiten von bis zu 9600 Bit/s erreichen konnten. Die synchrone Übertragung benötigte nur etwas mehr als 80 % der Bandbreite der heute üblichen asynchronen Übertragung, da Start- und Stoppbits überflüssig waren. The USART's synchronous capabilities were primarily intended to support synchronous protocols such as IBM's synchronous transmit-receive (STR), binary synchronous communications (BSC), synchronous data link control (SDLC), and the ISO-standardized HDLC protocols (High-Level Data Link Control) used with synchronous voice frequency modems. These protocols were developed to make optimal use of bandwidth when modems were still analog devices. At that time, the fastest frequency shift keying (FSK) asynchronous voice band modem could reach a maximum speed of 300 bps, while synchronous phase shift keying (PSK) modems could reach speeds of up to 9600 bps. Synchronous transmission required only a little more than 80% of the bandwidth of today's asynchronous transmission because start and stop bits were unnecessary.
Diese Modems sind veraltet und wurden durch Modems ersetzt, die asynchrone Daten in synchrone Formen umwandeln, aber ähnliche synchrone Telekommunikationsprotokolle überleben in zahlreichen blockorientierten Technologien wie dem weit verbreiteten IEEE 802.2 (Ethernet) Link-Level-Protokoll. USARTs sind manchmal noch in MCUs integriert. USARTs werden immer noch in Routern verwendet, die mit externen CSU/DSU-Geräten verbunden sind, und sie verwenden oft entweder die proprietäre HDLC-Implementierung von Cisco oder das IETF-Standard-Punkt-zu-Punkt-Protokoll (PPP) in HDLC-ähnlichem Framing, wie in RFC 1662 definiert.These modems are obsolete and have been replaced by modems that convert asynchronous data into synchronous forms, but similar synchronous telecommunications protocols survive in numerous block-oriented technologies such as the widely used IEEE 802.2 (Ethernet) link-level protocol. USARTs are sometimes still integrated into MCUs. USARTs are still used in routers that connect to external CSU/DSU devices, and they often use either Cisco's proprietary HDLC implementation or the IETF standard Point-to-Point Protocol (PPP) in HDLC similar framing as defined in RFC 1662.
Der Betrieb eines USART steht in engem Zusammenhang mit den verschiedenen Protokollen.The operation of a USART is closely related to the various protocols.
USARTs im synchronen Modus übertragen Daten in Frames. Im Synchronbetrieb müssen die Zeichen rechtzeitig bereitgestellt werden, bis ein Rahmen vollständig ist. Tut der steuernde Prozessor dies nicht, handelt es sich um einen sogenannten „Underrun-Fehler“, und die Übertragung des Rahmens wird abgebrochen.USARTs in synchronous mode transmit data in frames. In synchronous operation, the characters must be provided in time until a frame is complete. If the controlling processor does not do this, it is a so-called “underrun error” and the transmission of the frame is aborted.
USARTs, die als synchrone Geräte arbeiten, verwenden entweder den zeichenorientierten oder den bitorientierten Modus. Im zeichenorientierten Modus (STR und BSC) verließ sich das Gerät auf bestimmte Zeichen, um Rahmengrenzen zu definieren; im bitorientierten Modus (HDLC und SDLC) verließen sich frühere Geräte auf Signale der physikalischen Schicht, während spätere Geräte die Erkennung von Bitmustern durch die physikalische Schicht übernahmen.USARTs that operate as synchronous devices use either character-oriented or bit-oriented mode. In character-oriented mode (STR and BSC), the device relied on specific characters to define frame boundaries; In bit-oriented mode (HDLC and SDLC), earlier devices relied on physical layer signals, while later devices adopted physical layer recognition of bit patterns.
Eine synchrone Leitung ist nie still; wenn das Modem sendet, fließen die Daten. Wenn die Bitübertragungsschicht anzeigt, dass das Modem aktiv ist, sendet ein USART einen stetigen Strom von Auffüllungen, entweder Zeichen oder Bits, je nach Gerät und Protokoll.A synchronous line is never silent; when the modem sends, the data flows. When the physical layer indicates that the modem is active, a USART sends a steady stream of padding, either characters or bits, depending on the device and protocol.
Sonstige BemerkungenOther comments
Die obige Beschreibung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und beschränkt diese Offenbarung nicht auf die gezeigten Beispiele. Andere Variationen zu den offengelegten Beispielen können denjenigen, die über gewöhnliche Fachkenntnisse auf dem Gebiet verfügen, anhand der Zeichnungen, der Offenbarung und der Ansprüche verstehen und ausführen. Die deutschen unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ und dessen Flexionen schließen eine Vielzahl nicht aus, während die Erwähnung einer bestimmten Anzahl von Elementen nicht die Möglichkeit ausschließt, dass mehr oder weniger Elemente vorhanden sind. Eine einzige Einheit kann die Funktionen mehrerer in der Offenbarung genannter Elemente erfüllen, und umgekehrt können mehrere Elemente die Funktion einer Einheit erfüllen. Zahlreiche Alternativen, Äquivalente, Variationen und Kombinationen sind möglich, ohne dass der Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung verlassen wird.The above description is not intended to be complete and does not limit this disclosure to the examples shown. Other variations to the disclosed examples may be understood and accomplished by those of ordinary skill in the art from the drawings, disclosure and claims. The German indefinite articles “ein” or “eine” and their inflections do not exclude a plurality, while the mention of a certain number of elements does not exclude the possibility that there are more or fewer elements. A single unit may perform the functions of multiple elements mentioned in the disclosure, and conversely, multiple elements may perform the functions of one unit. Numerous alternatives, equivalents, variations and combinations are possible without the scope of the present disclosure is departed.
Soweit nichts anders angegeben ist, ist eine freie Kombination sämtlicher Merkmale der vorliegenden Erfindung miteinander ausdrücklich Teil der hier beschriebenen technischen Lehre. Dies betrifft das gesamte hier vorgelegte Dokument. Auch eine freie Kombination der in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale ist, soweit nichts anderes angegeben ist, als Kombination vom Merkmalen der Erfindung mit den übrigen Merkmalen der technischen Lehre dieses Dokuments ausdrücklich Teil der hier offengelegten technischen Lehre. Eine Beschränkung einzelner Merkmale der Ausführungsbeispiele auf die Kombination mit anderen Merkmalen der Ausführungsbeispiele ist dabei ausdrücklich nicht vorgesehen. Außerdem können gegenständliche Merkmale der Vorrichtung umformuliert auch als Verfahrensmerkmale Verwendung finden und Verfahrensmerkmale umformuliert als gegenständliche Merkmale der Vorrichtung. Eine solche Umformulierung ist somit automatisch in diesem Dokument mitoffenbart.Unless otherwise stated, a free combination of all features of the present invention with one another is expressly part of the technical teaching described here. This applies to the entire document presented here. Unless otherwise stated, a free combination of the features described in the description of the figures is also expressly part of the technical teaching disclosed here as a combination of the features of the invention with the other features of the technical teaching of this document. A limitation of individual features of the exemplary embodiments to the combination with other features of the exemplary embodiments is expressly not intended. In addition, objective features of the device can also be used reformulated as process features and process features can be reformulated as objective features of the device. Such a reformulation is therefore automatically disclosed in this document.
In der vorausgehenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen. Die Beispiele in der Beschreibung und den Zeichnungen sollten als illustrativ betrachtet werden. Die Beispiele in der Beschreibung dieses Dokuments sind nicht als einschränkend für das beschriebene spezifische Beispiel oder Element zu betrachten. Aus der vorausgehenden Beschreibung und/oder den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen dieses Dokuments können durch Abänderung, Kombination oder Variation bestimmter Elemente mehrere Beispiele abgeleitet werden. Darüber hinaus kann eine fachkundige Person Beispiele oder Elemente, die nicht wörtlich beschrieben sind, aus der Beschreibung und/oder den Zeichnungen abgeleiteten.In the foregoing detailed description, reference is made to the accompanying drawings. The examples in the description and drawings should be considered illustrative. The examples in the description of this document should not be viewed as limiting the specific example or element described. Several examples can be derived from the foregoing description and/or the drawings and/or the claims of this document by modifying, combining or varying certain elements. In addition, a person skilled in the art may derive from the description and/or drawings examples or elements that are not described literally.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 105105
- Hüllkurvensignal;envelope signal;
- 110110
- Ultraschallmesszyklus;ultrasonic measurement cycle;
- 115115
- Schwellwertkurve;threshold curve;
- 120120
-
Kommandophase, erste Phase des Ultraschallmesszyklus 115;Command phase, first phase of the
ultrasonic measurement cycle 115; - 125125
-
Ultraschallmessphase (Echosignalisierung), zweite Phase des Ultraschallmesszyklus 115. In der Ultraschallmessphase signalisiert der Ultraschallsensor 405 das Auftreten eines Echos (140, 141, 142, 143, 144) unmittelbar an das übergeordnete Rechnersystem 505 über die UART-Datenschnittstelle 430 mittels eines Signalisierungsprotokolls, das von dem UART-Protokoll abweicht;Ultrasonic measurement phase (echo signaling), second phase of the
ultrasonic measurement cycle 115. In the ultrasonic measurement phase, theultrasonic sensor 405 signals the occurrence of an echo (140, 141, 142, 143, 144) directly to the higher-level computer system 505 via the UART data interface 430 using a signaling protocol differs from the UART protocol; - 130130
- dritte Phase des Ultraschallmesszyklus 115: Status- und Echo-Informationsphase;third phase of the ultrasonic measurement cycle 115: status and echo information phase;
- 135135
- Kommandos;commands;
- 140140
- Echo1-Signal;Echo1 signal;
- 141141
- Echo2-Signal;Echo2 signal;
- 142142
- Echo3-Signal;Echo3 signal;
- 143143
- Echo4-Signal;Echo4 signal;
- 144144
- Echo5-Signal;Echo5 signal;
- 150150
- Statusdaten;status data;
- 155155
-
Daten des 1. Echos 140;
1st echo data 140; - 156156
-
Daten des 2. Echos 141;Data from the
2nd echo 141; - 157157
-
Daten des 3. Echos 142;Data from the
3rd echo 142; - 158158
-
Daten des 4. Echos 143;Data from the
4th echo 143; - 160160
- CRC- und/oder Prüfinformationen;CRC and/or verification information;
- 165165
-
das übergeordnete Rechnersystem 505 sendet Daten und Kommandos 120 mittels eines UART-Protokolls über den externen Datenbus 500 und die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 404 an die Steuervorrichtung 410 des Ultraschallsensors 405;the higher-
level computer system 505 sends data and commands 120 to thecontrol device 410 of theultrasonic sensor 405 using a UART protocol via theexternal data bus 500 and the UART data interface 430 of the ultrasonic sensor 404; - 170170
-
der Ultraschallsensor 405 sendet mittels der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 Signale (140 bis 144) für empfangene Echos an das übergeordnete Rechnersystem 505 über den externen Datenbus 500, wobei die UART-Datenschnittstelle 430 kein UART-Protokoll verwendet, sondern die Datenleitung vom Ultraschallsensor 405 zum übergeordneten Rechnersystem 505 für typischerweise eine Taktperiode des UART-Takts von einem ersten logischen Zustand in einen zweiten logischen zustand zwingt, wenn der Ultraschallsensor 405 ein Echo erkennt hat;The
ultrasonic sensor 405 sends signals (140 to 144) for received echoes to the higher-level computer system 505 via theexternal data bus 500 using the UART data interface 430 of theultrasonic sensor 405, the UART data interface 430 not using a UART protocol, but the data line from theultrasonic sensor 405 to the higher-level computer system 505 for typically one clock period of the UART clock from a first logical state to a second logical state when theultrasonic sensor 405 has detected an echo; - 175175
-
der Ultraschallsensor 405 sendet mittels der UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 mittels eines UART-Protokolls Statusdaten und/oder Echodaten und/oder Klassifikationsdaten und/oder Ergebnisdaten von Selbsttests und/oder Prüfdaten etc. über den externen Datenbus 500 an das übergeordnete Rechnersystem 505;the
ultrasonic sensor 405 sends status data and/or echo data and/or classification data and/or result data of self-tests and/or test data etc. via theexternal data bus 500 to the higher-level computer system 505 using the UART data interface 430 of theultrasonic sensor 405 using a UART protocol; - 180180
-
das übergeordnete Rechnersystem 505 sendet Daten und/oder Kommandos über den externen Datenbus 500 und die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraaschallsensors vorzugsweise mittels eines UART-Protokolls an die Steuervorrichtung 410 des Ultraschallsensors 405 oder eine ähnliche Einrichtung und/oder liest Daten aus dem Ultraschallsensor 405 mittels eines UART-Protokolls aus.the higher-
level computer system 505 sends data and/or commands via theexternal data bus 500 and the UART data interface 430 of the ultrasonic sensor, preferably by means of a UART protocol, to thecontrol device 410 of theultrasonic sensor 405 or a similar device and/or reads data from theultrasonic sensor 405 by means of a UART protocol. - 185185
-
Startsignal mit dem der Ultraschallsensor 405 über den Datenbus 500 ohne Nutzung des UART-Protokolls dem übergeordneten Rechnersystem 505 den Beginn der Ultraschallmessphase und den Beginn der Aussendung des Ultraschallsignals 510 signalisiert. Es kann sich beispielsweise um einen ersten Puls von beispielhaft 50µs Dauer handeln, der den Start der Messung in der Messphase 615 und den Zeitpunkt des ersten Filtermesspunkts für die Signalverarbeitungskette markiert;Start signal with which the
ultrasonic sensor 405 signals the start of the ultrasonic measurement phase and the start of the emission of theultrasonic signal 510 to the higher-level computer system 505 via thedata bus 500 without using the UART protocol. For example, it can be a first pulse of, for example, 50 μs duration, which marks the start of the measurement in themeasurement phase 615 and the time of the first filter measurement point for the signal processing chain; - 190190
-
UART-Modus der Datenübertragung zwischen der UART-Datenschnittstelle 430 und dem übergeordneten Rechnersystem 505 über den externen Datenbus 500, die im UART-Modus das UART-Protokoll benutzt;UART mode of data transmission between the
UART data interface 430 and the higher-level computer system 505 via theexternal data bus 500, which uses the UART protocol in UART mode; - 195195
-
Signalisierungs-Modus der Datenübertragung zwischen der UART-Datenschnittstelle 430 und dem übergeordneten Rechnersystem 505 über den externen Datenbus 500, die Signalisierungs-Modus beim Erkennen eines Echos durch den Ultraschallsensor 405 die Datenleitung des Datenbusses beispielsweise für eine UART-Taktperiode von einem ersten logischen Zustand auf einen zweiten logischen Zustand zieht;Signaling mode of data transmission between the
UART data interface 430 and the higher-level computer system 505 via theexternal data bus 500, the signaling mode when an echo is detected by theultrasonic sensor 405, the data line of the data bus, for example for a UART clock period from a first logical state draws a second logical state; - 400400
- vereinfachtes Ultraschallsystemsimplified ultrasound system
- 405405
- Ultraschallsensor;ultrasonic sensor;
- 410410
- Steuervorrichtung;control device;
- 415415
- nicht flüchtiger Speicher;non-volatile memory;
- 420420
- flüchtiger Speicher;volatile memory;
- 425425
-
weite Peripherieblöcke, die Teil des Ultraschallsensors 405 und Teil des internen Rechnersystems des Ultraschallsensors 405 sind;wide peripheral blocks that are part of the
ultrasonic sensor 405 and part of the internal computer system of theultrasonic sensor 405; - 430430
- UART-Datenschnittstelle (modifiziert);UART data interface (modified);
- 435435
- Ultraschallsteuerung;ultrasonic control;
- 440440
- Steuersignale der Ultraschallsteuerung zur Steuerung des Digitalteils des Ultraschallsendepfads;Ultrasonic control control signals for controlling the digital part of the ultrasonic transmission path;
- 445445
-
Digitalteil des Ultraschallsendepfads des Ultraschallsensors 405;Digital part of the ultrasonic transmission path of the
ultrasonic sensor 405; - 450450
-
digitales Ultraschallsendesignal und Steuersignale für den Analogteil 455 des Ultraschallsendepfads;digital ultrasound transmission signal and control signals for the
analog part 455 of the ultrasound transmission path; - 455455
-
Analogteil des Ultraschallsendepfads des Ultraschallsensors 405;Analog part of the ultrasonic transmission path of the
ultrasonic sensor 405; - 460460
-
analoges Ultraschallsendesignal zur Ansteuerung des Ultraschalltransducers 465;analog ultrasound transmission signal for controlling the
ultrasound transducer 465; - 465465
- Ultraschalltransducer;ultrasonic transducers;
- 470470
-
analoges Ultraschallempfangssignal des Ultraschalltransducers 465;analog ultrasound reception signal from the
ultrasound transducer 465; - 475475
-
Analogteil des Ultraschallempfangspfads des Ultraschallsensors 405;Analog part of the ultrasonic receiving path of the
ultrasonic sensor 405; - 480480
-
digitales Ultraschallempfangssignal des Ultraschalltransducers 465;digital ultrasound reception signal of the
ultrasound transducer 465; - 485485
-
Digitalteil des Ultraschallempfangspfads des Ultraschallsensors 405;Digital part of the ultrasonic receiving path of the
ultrasonic sensor 405; - 490490
- Empfangs-, Klassifikations-, Status- und Testergebnisdaten;reception, classification, status and test result data;
- 495495
-
interner Daten- und Steuerungsbus des Ultraschallsensors 405;internal data and control bus of the
ultrasonic sensor 405; - 500500
- externer Datenbus über den die in diesem Dokument diskutierte modifizierte UART-Datenkommunikation erfolgt;external data bus over which the modified UART data communication discussed in this document occurs;
- 505505
-
übergeordnetes Rechnersystem mit dem der Ultraschallsensor 405 über den Datenbus 500 kommuniziert,higher-level computer system with which the
ultrasonic sensor 405 communicates via thedata bus 500, - 510510
- abgestrahltes Ultraschallsignal;emitted ultrasound signal;
- 515515
- Objekt oder Objekte, die das Ultraschallsignal reflektieren;Object or objects that reflect the ultrasonic signal;
- 520520
- reflektiertes Ultraschallsignal;reflected ultrasound signal;
- 525525
-
Steuersignale zur Steuerung der steuerbaren Vorrichtungsteile (445, 455, 465, 475, 485) des Ultraschallempfangspfads (%15, 520 465, 470, 475, 480, 485, 490) und des Ultraschallsendepfads (440, 445, 450, 455, 460, 465, 510, 515) und Statussignale dieser Vorrichtungsteile (445, 455, 465, 475, 485) zur Analyse und Überwachung des Zustands dieser Vorrichtungsteile (445, 455, 465, 475, 485) durch die Ultraschallsteuerung 435;Control signals for controlling the controllable device parts (445, 455, 465, 475, 485) of the ultrasound reception path (%15, 520 465, 470, 475, 480, 485, 490) and the ultrasound transmission path (440, 445, 450, 455, 460, 465, 510, 515) and status signals of these device parts (445, 455, 465, 475, 485) for analyzing and monitoring the condition of these device parts (445, 455, 465, 475, 485) by the
ultrasonic control 435; - 530530
- UART-Taktgeber oder UART-Oszillator;UART clock or UART oscillator;
- 535535
-
Synchronisationsleitungen zur Synchronisation des UART-Taktgebers oder UART-Oszillators 530 mit dem Takt und/oder der Frequenz und/oder der Phase eines Synchronisationssignals auf dem Datenbus 500 zur Synchronisation der UART-Taktfrequenz des Systemtakts des Ultraschallsensors 405 und/oder des UART-Systemtakts 540 des UART-Taktgebers oder UART-Oszillators 530;Synchronization lines for synchronizing the UART clock or
UART oscillator 530 with the clock and / or the frequency and / or the phase of a synchronization signal on thedata bus 500 for synchronizing the UART clock frequency of the system clock of theultrasonic sensor 405 and / or theUART system clock 540 the UART clock orUART oscillator 530; - 540540
-
Systemtakt des Ultraschallsensors 405und/oder des UART-Systemtakt des UART-Taktgebers oder UART-Oszillators 530;System clock of the
ultrasonic sensor 405 and/or the UART system clock of the UART clock orUART oscillator 530; - 545545
-
Datenleitung zur Übertragung von Daten vom Ultraschallsensor 405 zum übergeordneten Rechnersystem 505. Die Datenübertragung über diese Datenleitung mittels UART-Protokoll wird in der Ultraschallmessphase 125 unterbrochen und durch eine Signalisierung mittels des beschriebenen Signalisierungsprotokolls für die Dauer der Ultraschallmessphase 125 ersetzt, um die Echos (140, 141, 142, 143, 144) zeitnah ohne Verzögerung signalisieren zu können;Data line for transmitting data from the
ultrasonic sensor 405 to the higher-level computer system 505. The data transmission via this data line using the UART protocol is interrupted in theultrasonic measurement phase 125 and replaced by signaling using the described signaling protocol for the duration of theultrasonic measurement phase 125 in order to detect the echoes (140, 141, 142, 143, 144) to be able to signal promptly without delay; - 550550
-
Datenleitung zur Übertragung von Daten vom übergeordneten Rechnersystem 505 zum Ultraschallsensor 405. Die Datenübertragung über diese Datenleitung mittels UART-Protokoll wird in der Ultraschallmessphase 125 typischerweise nicht unterbrochen;Data line for transmitting data from the higher-
level computer system 505 to theultrasonic sensor 405. The data transmission via this data line using the UART protocol is typically not interrupted in theultrasonic measurement phase 125; - 555555
-
Zeitzähler 555, der die Ultraschallmessphase 125 nach Ablauf einer programmierten, oder eingestellten oder vorgegebenen Zeitdauer typischerweise wieder beendet;
Time counter 555, which typically ends theultrasound measurement phase 125 again after a programmed, or set or predetermined period of time has elapsed; - 560560
-
UART-Datenschnittstelle des übergeordneten Rechnersystems 505;UART data interface of the higher-
level computer system 505; - 600600
-
Transducer-Treibersignal des analogen Ultraschallsendesignal 460 zur Ansteuerung des Ultraschalltransducers 465;Transducer driver signal of the analog
ultrasound transmission signal 460 for controlling theultrasound transducer 465; - 605605
-
Empfängersignal des analogen Ultraschallempfangssignal 470 des Ultraschalltransducers 465;Receiver signal of the analog
ultrasound reception signal 470 of theultrasound transducer 465; - 610610
-
zeitliche Verzögerung für die Sendephase und die Ausschwingphase des Schwingelements des Ultraschalltransducers 465;time delay for the transmission phase and the decay phase of the oscillating element of the
ultrasonic transducer 465; - 615615
- eigentliche Messzeit;actual measurement time;
- 620620
- Signalverarbeitung und Echo Erkennung;signal processing and echo detection;
- 625625
-
beispielhafter zweiter Puls von beispielsweise 50µs Dauer mit einem ersten Filtermesspunkt aus der Signalverarbeitungskette des Ultraschallsensors 405, der das Ende der Ausschwingphase und der Sendephase 610 an das übergeordnete Rechnersystem 505 signalisiert;exemplary second pulse of, for example, 50 μs duration with a first filter measuring point from the signal processing chain of the
ultrasonic sensor 405, which signals the end of the decay phase and thetransmission phase 610 to the higher-level computer system 505; - 700700
-
bisherige Kodierung ohne Signalisierung der Echo-Höhe in der Ultraschallmessphase 125;previous coding without signaling the echo height in the
ultrasound measurement phase 125; - 705705
- modifizierte Kodierung. Bei der modifizierten Kodierung ist die Dauer einer Echo-Signalisierung, von der Höhe des Maximums eines Echo-Signals abhängig;modified coding. With modified coding, the duration of an echo signaling depends on the height of the maximum of an echo signal;
- 740740
- zeitlich sehr lange erste Signalisierung des amplitudenmäßig sehr hohen ersten Echos;First signaling of the very high amplitude first echo over a very long time;
- 741741
- zeitlich sehr lange zweite Signalisierung des amplitudenmäßig sehr hohen zweiten Echos;Second signaling of the second echo, which is very high in amplitude, is very long in time;
- 742742
- zeitlich kürzere dritte Signalisierung des amplitudenmäßig kleineren dritten Echos;Shorter in time third signaling of the third echo with smaller amplitude;
- 743743
- zeitlich sehr lange vierte Signalisierung des amplitudenmäßig sehr hohen vierten Echos;Fourth signaling of the fourth echo, which is very high in amplitude, is very long in time;
- 744744
- zeitlich kurze fünfte Signalisierung des amplitudenmäßig kleineren fünften Echos;short-term fifth signaling of the fifth echo, which is smaller in amplitude;
- AA
- Amplitude;Amplitude;
- tt
- Zeit;Time;
- t0t0
-
Startzeitpunkt des Ultraschallmesszyklus 115 und Beginn der Kommandophase 120, wobei in der anschließenden Kommandophase 120 das übergeordnete Rechnersystem 505 ein oder mehrere Kommandos 135 mittels eines UART-Protokolls über die UART-Datenschnittstellen 560 des übergeordneten Rechnersystems 505 und die UART-Datenschnittstelle 430 des Ultraschallsensors 405 an den Ultraschallsensor 405 sendet;Start time of the
ultrasonic measurement cycle 115 and start of thecommand phase 120, wherein in thesubsequent command phase 120 the higher-level computer system 505 sends one ormore commands 135 by means of a UART protocol via the UART data interfaces 560 of the higher-level computer system 505 and the UART data interface 430 of theultrasonic sensor 405 sends theultrasonic sensor 405; - t1t1
-
Endzeitpunkt der Kommandophase 120 und Startzeitpunkt der Ultraschallmessphase 125. Typischerweise signalisiert ein Startsignal 185 den Beginn der Ultraschallmessphase 125 an das übergeordnete Rechnersystem 505 über den Datenbus 500. Beginnend mit diesem Startzeitpunkt der Ultraschallmessphase oder zumindest in einem festen zeitlichen Bezug nachfolgend zu diesem Startzeitpunkt sendet der Ultraschallsensor 405 typischerweise einen Ultraschallburst oder ein Ultraschallsignal aus. Bevorzugt startet der Ultraschallsensor 405 mit dem Startzeitpunkt 01 der Ultraschallmessphase 125 einen Zeitzähler 555, der die Ultraschallmessphase 125 nach Ablauf einer programmierten, oder eingestellten oder vorgegebenen Zeitdauer typischerweise wieder beendet;End time of the
command phase 120 and start time of theultrasonic measurement phase 125. Typically, astart signal 185 signals the start of theultrasonic measurement phase 125 to the higher-level computer system 505 via thedata bus 500. Starting with this start time of the ultrasonic measurement phase or at least in a fixed time reference following this start time, the ultrasonic sensor sends 405 typically emits an ultrasonic burst or signal. Theultrasonic sensor 405 preferably starts atime counter 555 at the start time 01 of theultrasonic measurement phase 125, which typically ends theultrasonic measurement phase 125 again after a programmed, or set or predetermined period of time has elapsed; - t2t2
-
Endzeitpunkt der Ultraschalmessphase 125 und Starzeitpunkt der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110. Bevorzugt bestimmt der Zeitzähler 555 mittels des Ablaufs einer programmierten, oder eingestellten oder vorgegebenen Zeitdauer ab dem Startzeitpunkt t1 der Ultraschallmessphase 125 diesen Endzeitpunkt der Ultraschallmessphase 125 und den Startzeitpunkt der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110;End time of the
ultrasound measurement phase 125 and start time of thethird phase 130 of theultrasound measurement cycle 110. Thetime counter 555 preferably determines this end time of theultrasound measurement phase 125 and the start time of thethird phase 130 of theultrasound measurement phase 125 by means of the expiration of a programmed, or set or predetermined period of time from the start time t1 of theultrasound measurement phase 125Ultrasonic measurement cycle 110; - t3t3
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Ende des Ultraschallmesszyklus 110. Das Ende des Ultraschallmesszyklus kann der Ultraschallsensor 405 dem übergeordneten Rechnersystem 505 beispielsweise mittels eines speziellen Endesignals als Datum der in der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 übermittelten Daten übermitteln, wobei auf ein solches Endesignal bevorzugt noch eine vorbestimmte Menge an Daten, beispielsweise für Prüfinformationen wie CRC-Checks etc. folgen können. Statt einem Endesignal ist es auch denkbar, dass der Ultraschallsensor 405 der übergeordneten Rechnereinheit 505 zu Beginn der dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 eine Information über die Anzahl an Daten übermittelt, die der Ultraschallsensor 405 noch oder insgesamt in dieser dritten Phase 130 des Ultraschallmesszyklus 110 überträgt, sodass das übergeordnete Rechnersystem 505 das Ende des Ultraschallmesszyklus 110 berechnen kann;End of the
ultrasonic measurement cycle 110. Theultrasonic sensor 405 can transmit the end of the ultrasonic measurement cycle to the higher-level computer system 505, for example by means of a special end signal as the date of the data transmitted in thethird phase 130 of theultrasonic measurement cycle 110, with such an end signal preferably being followed by a predetermined amount of data, for example, for test information such as CRC checks etc. Instead of an end signal, it is also conceivable that theultrasonic sensor 405 transmits to the higher-level computer unit 505 at the beginning of thethird phase 130 of theultrasonic measurement cycle 110 information about the number of data that theultrasonic sensor 405 still transmits or in total in thisthird phase 130 of theultrasonic measurement cycle 110 , so that the higher-level computer system 505 can calculate the end of theultrasonic measurement cycle 110;
Claims (15)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102022005052.8A DE102022005052B3 (en) | 2022-08-10 | 2022-08-10 | Modified command-controlled UART data transmission for the timely data transmission of echo data to a higher-level computer system |
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2022
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