Sensor-Bussystem PSI5 Höchst robust und echtzeitfähig

Der Sensor-Bus und seine Einsatzmöglichkeiten.
Der Sensor-Bus und seine Einsatzmöglichkeiten.

Der PSI5-Bus bietet eine einfache, standardisierte und kosteneffiziente Lösung, um verteilte Sensorsatelliten zu überwachen und mit Echtzeitanforderungen auszulesen. Doch wie funktioniert der Sensor-Bus und wie kann er in einer Applikation eingesetzt werden?

Nur sehr wenige Sensor-Bus-Lösungen existieren derzeit am Markt für die anspruchsvollen Anforderungen in Airbag-Systemen: Sensordaten von mehreren verteilten Sensorsatelliten sollen über einen sicheren und robusten Kommunikationsweg innerhalb von wenigen Millisekunden abgerufen werden; im Falle einer Kollision soll sofort eine angemessene Reaktion erfolgen. Jegliche Verzögerung durch den Kommunikationsweg oder die Verarbeitung im elektronischen Steuergerät (ECU) kann über Leben entscheiden.

Wie können diese Anforderungen vereinbart werden mit dem ständigen Drang in der Automobilwelt hin zu kleineren, leichteren und vor allen Dingen kosteneffizienteren Systemen? Die Antwort auf diese Frage lautet PSI5.

Was ist PSI5?

Regelmäßig treffen sich die Mitglieder des PSI5-Konsortiums, um über aktuelle Themen und die Zukunft des Sensor-Bus-Protokolls PSI5 (Peripheral Sensor Interface) zu diskutieren. Vertreter von Tier-1-Automobilzulieferern, Halbleiterherstellern und anderen Firmen arbeiten zusammen, um den PSI5-Standard an aktuelle Marktanforderungen über verschiedene Systeme hinweg anzupassen.

Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit wird in der PSI5-Spezifikation festgehalten. Das ist ein offener Standard für die Umsetzung von Sensornetzwerken, die hauptsächlich (jedoch nicht ausschließlich) ihren Einsatz im Automobilumfeld finden.
Die aktuelle PSI5-Spezifikation in der Version 2.2 wurde veröffentlicht als

  • „Base Standard“: eine Definition der Gemeinsamkeiten über alle Sub-Standards hinweg.
  • Mehrere „Substandards“: eine jeweils applikationsbezogene Definition, die für ein bestimmtes Einsatzgebiet gilt; derzeit existieren Substandards für Airbag-, Chassis- und Powertrain-Systeme.
  • Testspezifikation

Als offener Standard stehen diese Dokumente jeder Firma ohne Lizenzgebühren zur Verfügung, sodass auf PSI5 basierende Produkte (wie zum Beispiel Sensorsatelliten, Transceiver oder System Chips) oder auch PSI5-Systeme entwickelt werden können.

Was vor über zehn Jahren als Versuch begann, die verschiedenen herstellerspezifischen Sensorprotokolle zu vereinheitlichen, hat sich heute als weltweit anerkannte Standardlösung für Airbag-Systeme durchgesetzt.

Die technische Seite

Aus technischer Sicht bietet PSI5 die effizienteste Lösung, um mehrere verteilte Sensorsatelliten im Fahrzeug miteinander zu verbinden. Nur zwei Leitungen werden benötigt, um sowohl die Sensorversorgung als auch die Sensordatenkommunikation durchzuführen.

Beim Übertragungskanal vom Sensorsatelliten zum Steuergerät wird eine Manchester-kodierte Stromschnittstelle verwendet. Die Kommunikation in der Gegenrichtung – vom Steuergerät zum Satelliten – erfolgt durch ein Spannungssignal.

Die einfachste Variante eines PSI5-Systems besteht aus einer asynchronen Punkt-zu-Punkt-Verbindung: Ein einzelner Satellit wird an das Steuergerät angeschlossen und sendet seine Sen¬sordaten, sobald die Versorgung aktiviert wird (Bild 1).

Doch auch komplexe Topologien bestehend aus mehreren Sensorsatelliten in einem Parallelbus oder Daisy-Chain sind möglich (Bild 2) und in der PSI5-Spezifikation definiert. In diesen Topologien werden vom Steuergerät Spannungspulse verwendet, um die Kommunikation der Satelliten zu synchronisieren und optional zwischen zwei Synchronisationspulsen Parameterdaten für die Satelliten zu übertragen.