DE10225187A1 - Method of serial transmission of digital data such as in automobiles using Manchester encoding of bits - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur seriellen Übertragung digitaler Signale, wobei jeweils mehrere Bits ein Datenwort und mehrere Datenwörter ein Datentelegramm bilden.The invention relates to a method for serial transmission digital signals, where several bits are a data word and several data words form a data telegram.
Insbesondere in Kraftfahrzeugen ist häufig eine Energie- und Datenübertragung zwischen beweglichen und stationären Schaltungen erforderlich. Beispiele dafür sind ein Lenkradwinkelsensor, ein elektronischer Schlüssel im Zusammenhang mit einer Wegfahrsperre und in den Rädern angeordnete Reifendrucküberwachungsgeräte. Die von der stationären Schaltung empfangenen Daten werden dann meist über ein serielles Verbindungskabel an ein Steuergerät übertragen. Insbesondere die drahtlose Übertragung ist dabei hohen Störeinflüssen ausgesetzt. Trotzdem sind hohe Anforderungen an die Übertragungssicherheit zu stellen, da häufig sicherheitskritische Informationen übertragen werden.Especially in motor vehicles often one Energy and data transmission between moving and stationary Circuits required. Examples include a steering wheel angle sensor, an electronic key in connection with an immobilizer and tire pressure monitoring devices arranged in the wheels. The from the stationary Circuit received data are then mostly via a serial connection cable transferred to a control unit. Especially wireless transmission is exposed to high levels of interference. Nevertheless, high demands are placed on transmission security, because often security-critical information is transmitted.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, mit einer seriellen Datenübertragung trotz hoher Störeinflüsse eine hohe Übertragungssicherheit bei hoher Datenrate sicherzustellen.Object of the present invention it is therefore a problem with serial data transmission despite high interference high transmission security ensure a high data rate.
Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass die Bits Manchester-codiert werden und dass nach den Datentelegrammen jeweils während mindestens einer Bitperiode ein konstanter Pegel übertragen wird, worauf sich bis zum Start-Bit des folgenden Datenwortes mehrere Bits anschließen, deren Wert zu demjenigen des Start-Bits invers ist.This object is achieved with the method according to the invention solved by that the bits are Manchester-encoded and that according to the data messages each during transmit a constant level for at least one bit period what there are several until the start bit of the following data word Connect bits, whose value is inverse to that of the start bit.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Anzahl der Bits pro Datenwort und die Anzahl der Datenwörter pro Datentelegramm sowie die Bitfrequenz an sich beliebig gewählt werden.In the method according to the invention can be the number of bits per data word and the number of data words per Data telegram and the bit frequency per se can be chosen arbitrarily.
Vorzugsweise werden jedoch die nach der Norm ISO/IEC 14443-2 vorgegebenen Dimensionierungen gewählt, so dass die für diese Norm bekannten Schaltungen und Verfahren bei der Verwirklichung der Erfindung weitgehend genutzt werden.However, preferably after dimensions specified in the ISO / IEC 14443-2 standard, so that for circuits and methods known in the implementation of this standard the invention are largely used.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die serielle Übertragung eine drahtlose Übertragung ist und dass die empfangenen digitalen Signale auf Signale nach dem UART-Protokoll umgesetzt und einem Steuergerät zugeführt werden. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Umsetzung auf das UART-Protokoll. Insbesondere kann eine zuverlässige Synchronisierung und gute Fehlererkennung erreicht werden, und es ist nicht nötig, ganze Datenbytes oder Telegramme zwischenzuspeichern, sondern der Zeitverzug beträgt je nach Auslegung nur eine halbe bis eine ganze Bitdauer. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, als Datenwort ein Byte zu übertragen, die Bitfrequenz zu 106 KHz zu wählen und die digitalen Signale auf einen Träger mit einer Frequenz von 13,56 MHz zu modulieren.A particularly advantageous embodiment of the inventive method is that the serial transmission is a wireless transmission is and that the received digital signals are based on signals implemented in the UART protocol and fed to a control unit. This enables one simple and quick implementation to the UART protocol. In particular can be reliable Synchronization and good error detection can be achieved and it is not necessary, buffer entire data bytes or telegrams, but the Time delay depending on the design, only a half to an entire bit duration. Preferably it is intended to transmit a byte as the data word, the bit frequency to choose 106 KHz and the digital signals on a carrier with a frequency of To modulate 13.56 MHz.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorzugsweise vorgesehen, dass zwischen dem letzten Stopp-Bit eines Datenwortes und dem Übertragen des konstanten Pegels ein Bit mit dem Wert des Stopp-Bits übertragen wird.In the method according to the invention it is preferably provided that between the last stop bit of a data word and the transmission a bit with the value of the stop bit of the constant level becomes.
Damit die Synchronisierung nicht verloren geht, wenn die Datenwörter eines Datentelegramms nicht dicht aufeinander folgen, ist eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens derart ausgestaltet, dass den Datenworten jeweils ein Start-Bit vorangeht und ein Stopp-Bit nachfolgt und dass die Zeit zwischen den Datenworten eines Datentelegramms mit Bits aufgefüllt ist, deren Wert zu demjenigen des Start-Bits invers ist.So that the synchronization does not is lost when the data words of a data telegram does not follow each other closely is a further development of the inventive method designed in such a way that the data words each have a start bit precedes and is followed by a stop bit and that the time between the data words of a data telegram are filled with bits, whose value is inverse to that of the start bit.
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine besonders zuverlässige Decodierung der übertragenen Signale dadurch, dass zur Decodierung der übertragenen Signale ein Strom, dessen Vorzeichen vom jeweiligen Pegel des Manchester-codierten Signals abhängt, während der ersten Hälfte einer Bitperiode des Manchester-codierten Signals einem Kondensator in der einen Richtung und in der zweiten Hälfte der Bitperiode in entgegengesetzter Richtung zugeführt wird und dass das Vorzeichen der Spannung am Kondensator am Ende der Bitperiode den Wert des Bits angibt.Another development of the method according to the invention allows a particularly reliable Decoding of the transmitted Signals in that a current, for decoding the transmitted signals, the sign of the respective level of Manchester-coded Signal depends during the first half a bit period of the Manchester encoded signal to a capacitor in one direction and in the opposite half in the second half of the bit period Direction fed will and that the sign of the voltage across the capacitor will end up the bit period indicates the value of the bit.
Bei dieser Weiterbildung können verschiedene Fehler dadurch erkannt werden, dass der Ladestrom des Kondensators ferner von der Amplitude der übertragenen digitalen Signale abhängt und dass ein Fehler gemeldet wird, wenn die Spannung am Ende der Bitperiode kleiner als ein vorgegebener Schwellwert ist.With this training different Faults can be detected by the charging current of the capacitor also on the amplitude of the transmitted depends on digital signals and that an error is reported when the voltage at the end of the Bit period is less than a predetermined threshold.
Diese Weiterbildung kann derart ausgebildet sein, dass der Kondensator mit einer Konstantstromquelle einen Integrator bildet oder dass der Kondensator über Widerstände geladen wird.This training can be designed that the capacitor with a constant current source is an integrator forms or that the capacitor is charged via resistors.
Eine dritte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein Träger mit den zu übertragenden Manchester-codierten Signalen Amplituden-moduliert wird und dass die übertragenen Amplituden-modulierten Signale mit Hilfe einer Schaltung demoduliert werden, welche den Wert des Amplituden-modulierten Signals von Spitze zu Spitze misst.A third development of the method according to the invention is a carrier with those to be transferred Manchester-encoded signals are amplitude-modulated and that the transferred Amplitude-modulated signals are demodulated using a circuit which is the value of the amplitude-modulated signal from peak measures to top.
Diese Weiterbildung bewirkt einen hohen Pegel der digitalen Signale am Ausgang des Demodulators, so dass ebenfalls Störeinflüsse gering gehalten werden können.This further training makes you high level of the digital signals at the output of the demodulator, so that interference is also low can be held.
Ein bereits erwähnter Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die von einer beweglichen zu einer stationären Schaltung übertragenen digitalen Signale ohne Zwischenspeicherung eines Datenbytes oder mehr zu einem Empfänger, insbesondere einem elektronischen Steuergerät in einem Kraftfahrzeug, über Leitungen übertragen werden können. Dabei kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass bei der weiteren Übertragung der digitalen Signale über Leitungen eine Telegrammsynchronisierungsleitung und eine serielle Datenleitung zur Übertragung einer Fehlermeldung auf je einen vorgegebenen Pegel gesetzt werden, vorzugsweise auf LOW.An advantage of the method according to the invention already mentioned is that the digital signals transmitted from a movable circuit to a stationary circuit can be transmitted via lines without intermediate storage of a data byte or more to a receiver, in particular an electronic control unit in a motor vehicle. It can advantageously be provided that a telegram synchronization line and a serial data line for transmitting an error message during the further transmission of the digital signals via lines can be set to a predetermined level, preferably to LOW.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
-
1 Zeitdiagramme der verschiedenen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auftretenden Signale, -
2 zwei Amplituden-Demodulatoren und -
3 drei Schaltungsanordnungen zur Decodierung der digitalen Signale.
-
1 Time diagrams of the various signals occurring in the method according to the invention, -
2 two amplitude demodulators and -
3 three circuit arrangements for decoding the digital signals.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The same parts are in the figures provided with the same reference numerals.
Die Codierung erfolgt mit dem Manchester-Code,
das heißt,
das Vorzeichen des Signalsprungs in der Mitte der Bitperiode stellt
die Information dar, nämlich
0 oder 1. Zeile b zeigt im Einzelnen ein Start-Bit mit dem Wert
1, dem Bits mit dem Wert 0 vorangehen, wobei jedoch nur ein Bit
dargestellt ist. Die nachfolgenden Datenbits D0 bis D7 sowie das Parity-Bit
P sind mit beiden Werten dargestellt, da sie auch beide Werte einnehmen
können.
Das Stopp-Bit und die bis zum Start-Bit des Bytes
Nach den Daten des Bytes
Zeile d zeigt die dem übertragenen Signal äquivalenten Werte, wobei im Falle der Nutzdaten und des Parity-Bits beide möglichen Werte übereinander dargestellt sind. Das gleiche trifft für die Darstellung des gefilterten Signals in Zeile e zu. Um eine halbe Bitperiode versetzt ist dann das decodierte Signal gemäß Zeile f.Line d shows the transmitted Signal equivalents Values, both possible in the case of the user data and the parity bit Values on top of each other are shown. The same applies to the representation of the filtered Signal in line e. Then is offset by half a bit period the decoded signal according to line f.
Die Signale sind zwischen den Datenworten und zwischen den Datentelegrammen der Übersichtlichkeit halber unterbrochen dargestellt. Wie viele Füllbits in diesen Zeiträumen übertragen werden, hängt von der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Einzelnen ab und der Geschwindigkeit der Datenquelle. Wird nur eine geringe Datenmenge erzeugt, werden entsprechend mehr Füllbits eingefügt als bei vielen anfallenden Daten.The signals are between the data words and interrupted between the data telegrams for the sake of clarity shown. How many fill bits transmitted in these periods be depends of the application of the method according to the invention in detail and the speed of the data source. Will only be a minor one Generated amount of data, more filler bits are inserted than in a lot of data.
Mit den zu decodierenden Signalen
wird eine Synchronisiereinrichtung
Die Schaltsignale für die Schalter
Die Wirkung der Schaltungsanordnung
nach
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DE2002125187 DE10225187A1 (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Method of serial transmission of digital data such as in automobiles using Manchester encoding of bits |
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DE2002125187 Withdrawn DE10225187A1 (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Method of serial transmission of digital data such as in automobiles using Manchester encoding of bits |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112291256A (en) * | 2020-11-06 | 2021-01-29 | 北京中航通用科技有限公司 | UART gateway data transmission method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3335563C2 (en) * | 1983-09-30 | 1989-05-11 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De |
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2002
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DE3335563C2 (en) * | 1983-09-30 | 1989-05-11 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De |
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CN112291256B (en) * | 2020-11-06 | 2023-12-01 | 北京中航通用科技有限公司 | UART gateway data transmission method |
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