Sensorkommunikation
Mit PSI-Kräften vernetzen
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Verbindungstopologien für PSI5-Sensoren
Bei der Verwendung von Beschleunigungsmessern bietet PSI5 mehrere Möglichkeiten, um die Sensoren mit der ECU zu verbinden (Bild 5).
Die Abbildung zeigt vier mögliche Sensorverbindungen mit der ECU, die von PSI5 unterstützt werden. In allen Beispielen versorgt die ECU den Sensor über den PSI5-Transceiver mit Strom und liest die Sensordaten. In den synchronen Topologien ist die ECU außerdem für die Steuerung der Sensoren zuständig. Das Timing-Diagramm in Bild 6 verdeutlicht die Unterschiede zwischen den verschiedenen Betriebsmodi.
Am einfachsten lässt sich ein Beschleunigungsmesser über eine direkte oder Point-to-Point-Verbindung anschließen. In diesem Modus versorgt die ECU den Sensor mit Strom, der in regelmäßigen Abständen die Daten überträgt. Timing und Wiederholungsrate der Datenübertragungen steuert dabei der Sensor.
Ein ähnlicher Modus liegt vor, wenn ein aus mehreren Sensoren (z.B. Temperatur-, Druck- oder mehrachsige Bewegungssensoren in einem Paket) bestehendes Sensor-Cluster direkt angeschlossen wird. Diese Verbindung kann man entweder in einem synchronen oder in einem asynchronen Timing-Modus implementieren. Das Cluster kann die Daten der verschiedenen Sensoren multiplexen oder, wie in Bild 6 (zweites Diagramm) gezeigt, in zwei verschiedenen Datensegmenten innerhalb desselben Pakets zusammenfassen.
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Das Timing in den synchronen Modi geht von der ECU aus, die hierfür einen spannungsmodulierten Synchronisationsimpuls verwendet.
Die Parallelschaltung verteilt die einzelnen Sensoren über den gesamten Bus. Die Datenübertragung wird durch das Synchronisationssignal von der ECU ausgelöst. Jeder Sensor überträgt seine Daten daraufhin innerhalb des ihm zugewiesenen Zeitfensters.
In der Reihenschaltung haben die einzelnen Sensoren keine feste Adresse und können mit jedem Anschluss des Busses verbunden werden. Bei der Inbetriebnahme wird jedem Sensor eine individuelle Adresse zugewiesen und anschließend wird die Versorgungsspannung an den nachfolgenden Sensor angelegt. Die Adressierung erfolgt über eine bidirektionale Kommunikation zwischen ECU und Sensor über ein spezielles Synchronisationssignalmuster, das als Adressierungssequenz bezeichnet wird. Nach der Zuweisung der individuellen Adressen beginnen die Sensoren auf die von der ECU generierten Synchronisationsimpule hin innerhalb der entsprechenden Zeitfenster mit der Datenübertragung.
Fazit
Damit Fahrzeuge sicherer werden, sollen Entwickler immer mehr Sensoren einbauen. Wie gezeigt, bietet der PSI5-Bus eine überaus zuverlässige und interoperable Möglichkeit zum Anschluss mehrerer Sensoren. Er bietet dabei Flexibilität sowohl bei der physischen Konfiguration als auch bei der Datenpaketstruktur.
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- Datenverbindungsschicht
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