專利名稱：數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向一個(gè)控制裝置傳輸多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)的方法，此方法應(yīng)用于例如機(jī)器人技術(shù)。在此，將例如碰撞傳感器和觸覺傳感器或接觸傳感器的數(shù)據(jù)，傳輸給一個(gè)機(jī)器人的控制裝置，并將機(jī)器人是否與一個(gè)物體接觸的信息傳給該控制裝置。
因?yàn)?，通常要避免機(jī)器人感官的碰撞，這種碰撞通告是重要的并且是安全相關(guān)的信息，應(yīng)當(dāng)快速傳送。尤其在人的周圍使用機(jī)器人時(shí)，出于安全的原因，首先要考慮的是快速和安全傳送。
此外，了解出現(xiàn)碰撞的準(zhǔn)確地點(diǎn)或位置也非常重要。出于這個(gè)原因，機(jī)器人往往裝有大量的傳感器，其缺點(diǎn)在于，只能用高成本來確保安全和快速傳送。
在這種情況下，必須考慮傳感器中常用的微控制器的費(fèi)用，也必須考慮傳感器發(fā)送-和接收裝置和或許還有控制裝置，即一般以驅(qū)動(dòng)模塊形式得到的通信線路接通裝置的費(fèi)用算進(jìn)去。由此之故，在大多數(shù)公知的系統(tǒng)中，微控制器采用低成本的驅(qū)動(dòng)模塊，這樣每個(gè)傳感器要與控制裝置逐一接線，以確保傳感器安全和快速的傳送。
或者，可以將傳感器經(jīng)過一個(gè)總線系統(tǒng)與控制裝置連接，然而實(shí)際上，這類總線系統(tǒng)幾乎沒有應(yīng)用，這是因?yàn)樗俣雀叨仨毑捎梅浅０嘿F的連接組件，此解決方案的缺點(diǎn)在于，在大的運(yùn)行區(qū)域應(yīng)用時(shí)成本太高。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是要?jiǎng)?chuàng)立一種方法以及一種電路布置，以將多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)控制裝置，確保安全和快速的傳輸關(guān)于發(fā)生一個(gè)例如碰撞事件的信息數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的任務(wù)用權(quán)利要求1特征的一種方法以及權(quán)利要求5特征的一種電路布置來解決。
按照本發(fā)明，既能應(yīng)用成本低的發(fā)送-和接收裝置，也能應(yīng)用諸如驅(qū)動(dòng)模塊那樣的連接組件和類似器件，以及用費(fèi)用不高的微控制器的傳感器，此外還避免了復(fù)雜和昂貴的用逐個(gè)接線。
通過本發(fā)明方法的應(yīng)用，還有可能采用費(fèi)用低廉的慢總線系統(tǒng)去代替快而昂貴的總線系統(tǒng)。在此，通過傳輸最相關(guān)的信息而不在總線上傳輸較低相關(guān)性的信息，從而實(shí)現(xiàn)能使這些信息以足夠的速度和安全性到達(dá)控制裝置，并能引起相應(yīng)的反應(yīng)。
在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施形式中，數(shù)據(jù)總線是作為一個(gè)唯一的邏輯數(shù)據(jù)傳輸線形成的，所有傳感器經(jīng)過它既在接收側(cè)也在發(fā)送側(cè)與控制裝置通信。這個(gè)邏輯單個(gè)數(shù)據(jù)傳輸線，有利的方式是能在物理上以一個(gè)雙線系統(tǒng)形式形成，其中兩條導(dǎo)線之間的電壓差起數(shù)據(jù)傳輸線的作用，通過這種實(shí)施形式能以有利的方式確保有一個(gè)強(qiáng)抗干擾的數(shù)據(jù)傳輸。
在本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施形式中，這些傳感器開始將其各數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值，例如探測(cè)到的一次碰撞的壓力數(shù)值，經(jīng)過其發(fā)送輸出端和一個(gè)連接組件相互同步地置于總線上。同時(shí)，傳感器用其在總線上的接收輸入端監(jiān)聽相應(yīng)的信號(hào)。
當(dāng)然，經(jīng)過相應(yīng)的協(xié)議，例如一個(gè)起始位，尤其是被所有在總線上進(jìn)行監(jiān)聽的傳感器檢測(cè)的負(fù)脈沖邊沿；或者經(jīng)過例如以一個(gè)控制裝置，該裝置例如可以是在總線上產(chǎn)生專門控制位或控制信號(hào)的個(gè)人計(jì)算機(jī)形式，能探測(cè)到這個(gè)同步。
在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施形式中，只有當(dāng)詢問控制裝置時(shí)，即接收一個(gè)一定的信號(hào)或信號(hào)序列、例如一個(gè)帶有一定信息的字節(jié)時(shí)，傳感器才開始將其各數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值置于總線上。
在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施形式中作為“0”-主導(dǎo)總線所形成的總線上，每個(gè)傳感器發(fā)送其例如以一個(gè)字節(jié)形式的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值，直至它在接收側(cè)總線上探測(cè)到一個(gè)“0”并在發(fā)送側(cè)有個(gè)不同的數(shù)值即一個(gè)“1”時(shí)為止。按照這個(gè)原則，傳感器依次與較小相關(guān)性的數(shù)值斷開，直至剩下一個(gè)或多個(gè)相同最高相關(guān)值的傳感器為止。
只要傳感器中的數(shù)值是正二進(jìn)制的，例如作為一個(gè)字節(jié)編碼和作為“0”-主導(dǎo)總線形成，必須將這些數(shù)值為實(shí)施相關(guān)數(shù)值而轉(zhuǎn)換。當(dāng)然，也可以考慮在傳感器或其微控制器或者以“1”-主導(dǎo)方式的總線系統(tǒng)中以負(fù)編碼來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)相關(guān)值。
在傳輸數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值之后，為了以有利方式確定一個(gè)碰撞的地點(diǎn)或位置，作為進(jìn)一步的信息，例如作為下一個(gè)字節(jié)，能將帶有最相關(guān)數(shù)值的傳感器或多個(gè)傳感器的一個(gè)明確的ID傳輸?shù)絇C上，此時(shí)為了確定一個(gè)單個(gè)的具有最高權(quán)重的傳感器，能如上述針對(duì)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值所闡述的那樣進(jìn)行ID-值傳輸。為此，最好將ID-值按照傳感器所處位置權(quán)重的遞降或遞增順序分配給傳感器，這樣最高權(quán)重的ID-值，從而具有最相關(guān)壓力數(shù)值的最相關(guān)的位置又在總線上得到實(shí)施，并被傳輸?shù)娇刂蒲b置上。
以這種方式和方法，有利的是，盡管應(yīng)用了費(fèi)用低廉的電子部件和成本低的接線，仍有可能快速和安全地傳輸重要事件，例如將碰撞時(shí)最相關(guān)的壓力值傳輸?shù)揭粋€(gè)控制裝置。
在本發(fā)明的其他布置中，能將傳感器的多個(gè)或所有壓力值，按其相關(guān)性的順序傳輸?shù)娇刂蒲b置上，此時(shí)具有當(dāng)時(shí)最高數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值的傳感器在其傳輸?shù)娇刂蒲b置上后被斷開，例如它將其數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值設(shè)置到“0”，重復(fù)上述的其余傳感器傳輸數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值的步驟。
這能根據(jù)一個(gè)在PC上可預(yù)先調(diào)節(jié)的閾值重復(fù)進(jìn)行，直至在低于該閾值時(shí)中止傳感器的數(shù)據(jù)傳輸或詢問，此時(shí)，如果閾值被置于“0”，也可以對(duì)所有傳感器進(jìn)行詢問。
重新發(fā)生碰撞時(shí)，傳感器或其微控制器自己就能用新近探測(cè)到的數(shù)值重寫被置于“0”的數(shù)值，此時(shí)也可設(shè)想，傳感器和其數(shù)值通過傳輸一個(gè)專門的信號(hào)，例如一個(gè)一定的字節(jié)，從控制裝置到傳感器上進(jìn)行復(fù)位。
在本發(fā)明的特殊的布置中，控制單元，例如以有規(guī)律的間隔或詢問經(jīng)總線檢查傳感器的可實(shí)現(xiàn)性，此時(shí)傳感器通過控制裝置根據(jù)詢問在總線上放置一個(gè)日期，例如其由控制單元分析的自檢信號(hào)。以這種方式能完全自動(dòng)地在傳輸段上識(shí)別出諸如有缺陷的傳感器或錯(cuò)誤，并在傳輸與每個(gè)傳感器一一對(duì)應(yīng)的數(shù)值時(shí)附帶地也將這些錯(cuò)誤局部化。
當(dāng)然也可設(shè)想，傳感器和其微處理器在該傳感器的地方，依賴于一個(gè)碰撞的強(qiáng)度和根據(jù)線性或非線性類型確定的相關(guān)參數(shù)而產(chǎn)生數(shù)據(jù)相關(guān)數(shù)值，以便使在確定位置發(fā)生碰撞時(shí)的壓力強(qiáng)度的權(quán)重在某些位置與相應(yīng)的要求盡可能好地匹配，這些要求包括不同位置的不同靈敏度等。
本發(fā)明其它有利的實(shí)施形式布置由從屬的權(quán)利要求得到。
本發(fā)明在下面用一個(gè)圖示的實(shí)施例說明。在圖中有

圖1本發(fā)明一種電路布置的一個(gè)原理線路圖和圖2一種按照?qǐng)D1電路布置的通信協(xié)議的一個(gè)簡(jiǎn)1的原理線路圖表明，兩個(gè)傳感器PIC1和PIC2如何與一個(gè)控制裝置1，例如以個(gè)人計(jì)算機(jī)的形式經(jīng)一個(gè)總線6進(jìn)行通信。當(dāng)然，能有其它傳感器以針對(duì)PIC1和PIC2所示的形式連接在這個(gè)總線6上，下面只是深入到傳感器PIC1和PIC2與控制裝置1的功能和協(xié)調(diào)方面說明電路布置以及傳輸方法。
總線6在圖1的原理圖中作為一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)傳輸線示出，這樣一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)傳輸線當(dāng)然能在物理上采用不同的實(shí)施形式，如對(duì)地有電壓差的單線線路、兩個(gè)導(dǎo)線之間有電壓差的雙線線路、CAN-總線等。
按照?qǐng)D1的電路布置，例如能應(yīng)用于一個(gè)機(jī)器人，以便使其傳感器PIC1、PIC2，例如接觸碰撞-或觸覺傳感器與其控制裝置1(例如以個(gè)人計(jì)算機(jī)的形式實(shí)現(xiàn))之間進(jìn)行通信。
如原理圖中所示，控制裝置1的接收輸入端RX以及傳感器PIC1和PIC2附在總線6上，總線經(jīng)一個(gè)電阻7與一個(gè)電源(例如5V)連接。
與之相反，控制裝置1以及傳感器PIC1和PIC2的發(fā)送輸出端TX，經(jīng)連接組件3；5、11；13和17；19到總線上存取。這些連接組件各包括一個(gè)晶體管(5、13、19)，例如一個(gè)MOSFET晶體管，其控制輸入端例如柵極總是經(jīng)過一個(gè)反相器3、11、17與控制裝置1或傳感器PIC1和PIC2的發(fā)送輸出端TX連接。
通過反相器3、11和17的反轉(zhuǎn)，在輸出端TX上有一個(gè)正信號(hào)時(shí)，即一個(gè)邏輯“1”時(shí)，在總線6上要同樣有可能有一個(gè)邏輯“1”上。這在本實(shí)施例中是必要的，因?yàn)樗境龅木w管5、13、19的晶體管電路在一個(gè)邏輯“1”時(shí)，在其控制輸入端上，例如柵極或基極段，柵源或集電極-發(fā)射極段被接通，這樣總線6因此被接到外殼9上，即邏輯“0”。
為了依晶體管5、13和19的順序消除這個(gè)逆變和它們的錯(cuò)接，在晶體管5、13和19的控制輸入端相應(yīng)串聯(lián)反相器3、11和17，通過這種雙重否定，消除晶體管5、13和19的“非”操作，在總線6上有與控制裝置1或傳感器PIC1和PIC2的一個(gè)輸出端TX相同的信號(hào)。
當(dāng)然，連接組件3；5或11；13或17；19的這個(gè)原理，只是對(duì)既能應(yīng)用于發(fā)送側(cè)(TX)、也能應(yīng)用于接收側(cè)(RX)公知驅(qū)動(dòng)模塊的舉例。
示出的原理圖表明，在此涉及的是一個(gè)以“0”-主導(dǎo)總線，即在該總線上一個(gè)邏輯“0”或低電平(Low-Level)與一個(gè)邏輯高電平或一個(gè)邏輯“1”相比得以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橥ㄟ^唯一到外殼9的連接將整個(gè)總線拖到該低電平。
此外，控制裝置1以及一般總是有一個(gè)微控制器的傳感器PIC1和PIC2，是在接收側(cè)以其接收輸入端RX與總線6連接，這樣總線6的當(dāng)時(shí)狀態(tài)既被控制裝置1也被傳感器PIC1和PIC2接收或探測(cè)。
以此方式，不僅控制裝置1和傳感器PIC1或PIC2有可能相互接收一個(gè)發(fā)送的信號(hào)，例如一個(gè)邏輯“0”，而且一個(gè)傳感器，例如PIC1或PIC2，也有可能接收其它傳感器，例如PIC2或PIC1的信號(hào)。以這種方式，一個(gè)傳感器PIC1或PIC2可以例如確定，是否有一個(gè)其它傳感器PIC1或PIC2將一個(gè)邏輯“0”施加于總線6。
下面用圖2所示的通信協(xié)議來說明按照?qǐng)D1的電路布置的功能。
如果將由傳感器PIC1和PIC2在那里記錄的事情或其數(shù)值，例如機(jī)器人在碰撞時(shí)的一個(gè)壓力值傳輸給控制裝置1，此時(shí)例如傳感器的一個(gè)微控制器寄存器中的一個(gè)傳感器的日期，經(jīng)過當(dāng)時(shí)的連接組件11；13或17；19被施于總線6。
因?yàn)閭鞲衅鱌IC1和PIC2包括一個(gè)碰撞的壓力數(shù)值，并且該相關(guān)數(shù)值，即最高壓力要得以實(shí)現(xiàn)，所以傳感器中所包括的數(shù)值或壓力值在發(fā)送之前，例如在微控制器中要被否定，或者在一個(gè)單字節(jié)傳輸時(shí)與觸發(fā)器(FF)(二進(jìn)制1111 1111)“異門”(EXOR)連接。
由此對(duì)于傳感器PIC1的一個(gè)壓力值63(十進(jìn)制)，它相當(dāng)于二進(jìn)制表示的0011 1111，產(chǎn)生如在圖1最上面那行作為矩形波信號(hào)表示的否定值1100 0000。傳感器PIC2的壓力值72(十進(jìn)制)，相當(dāng)于二進(jìn)制的0100 1000，也如此如在圖1中間那行作為矩形波信號(hào)表示為1011 0111。
在一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)(一個(gè)邏輯“0”和負(fù)或正脈沖邊沿)之后，例如為了將傳感器PIC1和PIC2的信息同步傳輸?shù)娇刂蒲b置1的信號(hào)之后，一個(gè)傳感器PIC1和PIC2的當(dāng)時(shí)的壓力值隨后和同時(shí)按位的方式以7-6-5-4-3-2-1-0的順序置于總線6。
因?yàn)槿缜懊孢M(jìn)行的那樣，總線6是以“0”主導(dǎo)的，實(shí)施一個(gè)傳感器PIC1或PIC2的一個(gè)邏輯“0”，這樣第一個(gè)邏輯“0”如例子中傳感器PIC2的位6那樣在總線6上得以實(shí)現(xiàn)。這個(gè)邏輯“0”不僅由控制裝置1，而且還由另外的傳感器PIC2或其它在總線上其余的傳感器經(jīng)過它們的接收輸入端RX來確定。
如果這個(gè)值(邏輯“0”)有別于這個(gè)時(shí)間的當(dāng)時(shí)傳感器的輸出端TX上發(fā)送的位值，則這個(gè)傳感器停止發(fā)送。在輸入端RX上規(guī)定一種這樣情況“0”的這類邏輯和在輸出端TX上與此有區(qū)別的值，例如可以經(jīng)過門電路或以一個(gè)微控制器的一個(gè)微程序形式來實(shí)現(xiàn)。在圖2的例子中，傳感器PIC1因此停止發(fā)送，這在程序中不明顯，因?yàn)槌鲎暂^好理解的原因，在簡(jiǎn)圖中邏輯圖示的是在傳感器PIC1和PIC2中存儲(chǔ)的壓力值而不是施于輸出端TX或總線6上的信號(hào)。
傳感器PIC1在傳輸位6時(shí)停止發(fā)送之后，傳感器PIC2后面的位5至0可以與在傳感器PIC1中包含的值無關(guān)，經(jīng)總線6傳送到控制裝置1或其輸入端RX上。
因此，即使對(duì)于帶有任意多個(gè)傳感器的電路布置，最高值，即一個(gè)或多個(gè)傳感器的最相關(guān)數(shù)值也要得以貫徹。此時(shí)可以設(shè)想，最高值相同地存在于數(shù)個(gè)傳感器中，這樣雖然可以產(chǎn)生關(guān)于按照本發(fā)明快速和安全向控制裝置1傳送的最高值或最相關(guān)數(shù)值的說明，然而沒有給出這個(gè)值在哪個(gè)或哪些傳感器中。所以在這個(gè)時(shí)刻，不知道一個(gè)這樣的數(shù)值出現(xiàn)的位置或地點(diǎn)。
這倒有可能以簡(jiǎn)單的方式和方法通過傳輸對(duì)傳感器而言是明確的ID-數(shù)值，例如又是以一個(gè)字節(jié)形式，接著去傳輸壓力數(shù)值，在傳輸時(shí)同樣像前面對(duì)最高壓力數(shù)值所說的那樣，只實(shí)施一個(gè)確定的例如最高的ID-值。
在這個(gè)同樣是能用一個(gè)啟動(dòng)位再次同步的傳輸之后，對(duì)于控制裝置1來說，不僅最相關(guān)的數(shù)值，而且還有其出現(xiàn)的地點(diǎn)或位置都是已知的。對(duì)此，一個(gè)ID的詢問或一個(gè)整體詢問“壓力值和ID”能一直重復(fù)下去，直至再?zèng)]有傳感器發(fā)送為止。
這里必需的是，總是帶有最高值ID的傳感器、從而又是帶有最相關(guān)值的傳感器，在將它的數(shù)值傳輸?shù)娇刂蒲b置1后斷開，或者在進(jìn)一步ID-詢問時(shí)不再發(fā)送。
這能例如如下進(jìn)行，其數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值和ID被傳輸?shù)娇刂蒲b置1的傳感器PIC2，將其數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值置于最低的數(shù)值(例如0000 0000和由此反轉(zhuǎn)的1111 1111)上。這樣，該傳感器在下一次詢問數(shù)據(jù)時(shí)，在數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值中和與此同時(shí)在總線上的實(shí)施能力上肯定要超過，那么就實(shí)施下一個(gè)最高值(另一個(gè)傳感器PIC1的)并達(dá)到控制裝置1。在這種情況下，傳感器能通過持久的“監(jiān)聽”，用其總線6上的接收輸入端RX確定其數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值(DR-值)、或許還有ID-值成功的實(shí)施或成功的傳輸，從而對(duì)于這個(gè)傳感器(為了將寄存器的隨后斷開或置零)來說已知，相對(duì)于其它傳感器，只有它在總線上得到實(shí)施。
這在下面的例子中，用三個(gè)連接在總線6上的傳感器和同步傳輸來詳細(xì)說明通過控制系統(tǒng)1的第一個(gè)詢問傳感器1DR-值0000 0110反轉(zhuǎn)的1111 1001發(fā)送的1111 1001ID-值0000 0101反轉(zhuǎn)的1111 1010發(fā)送的1111 1010這個(gè)傳感器發(fā)送時(shí)在總線6上得以實(shí)施?？偩€6上的數(shù)值相當(dāng)于傳感器想要發(fā)送的數(shù)值。傳感器并且知道，它是這個(gè)傳輸?shù)摹摆A家”。在這個(gè)傳輸之后，該傳感器將其數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值(DR-值)置于0000 0000。傳感器2DR-值0000 0101 反轉(zhuǎn)的1111 1010 發(fā)送的1111 1011ID-值0000 0110 反轉(zhuǎn)的1111 1001 發(fā)送的1111 1111這個(gè)傳感器發(fā)覺其DR-值不足。它自DR-值的位1(傳感器1右側(cè)起第二個(gè)位置)起從總線6撤回并只發(fā)送“1”(或11...)，尤其對(duì)于整個(gè)ID-值。傳感器3DR-值0000 0101 反轉(zhuǎn)的1111 1010 發(fā)送的1111 1011ID-值0000 0110 反轉(zhuǎn)的1111 1001 發(fā)送的1111 1111這個(gè)傳感器發(fā)覺其DR-值太小。它自DR-值的位1起從總線6撤回并只發(fā)送“1”，尤其對(duì)于整個(gè)ID-值。
在PC上或控制裝置1上接收的數(shù)值DR-值1111 1001 反轉(zhuǎn)的0000 0110＝傳感器1的壓力值ID-值1111 1010 反轉(zhuǎn)的0000 0101＝傳感器1的ID-值詢問第二個(gè)最相關(guān)的數(shù)值傳感器1DR-值0000 0000 反轉(zhuǎn)的1111 1111 發(fā)送的1111 1111
ID-值0000 0101 反轉(zhuǎn)的1111 1010 發(fā)送的1111 1111這個(gè)傳感器發(fā)覺其(置回的)DR-值太小。它自RD-值的位2(傳感器2和3右側(cè)起第三個(gè)位置)起從總線6撤回并只發(fā)送“1”，尤其對(duì)于整個(gè)ID-值。傳感器2DR-值0000 0101 反轉(zhuǎn)的1111 1010 發(fā)送的1111 1010ID-值0000 0110 反轉(zhuǎn)的1111 1001 發(fā)送的1111 1001這個(gè)傳感器在總線6上發(fā)送時(shí)實(shí)施?？偩€6上的數(shù)值符合傳感器想發(fā)送的數(shù)值。傳感器知道它是這個(gè)傳輸?shù)摹摆A家”。在這個(gè)傳輸之后，該傳感器將其數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值(DR-值)置到0000 0000。傳感器3DR-值0000 0101 反轉(zhuǎn)的1111 1010 發(fā)送的1111 1010ID-值0000 0100 反轉(zhuǎn)的1111 1011 發(fā)送的1111 1011這個(gè)傳感器發(fā)覺，為了成功地發(fā)送，其DR-值已足夠。從而它知道，沒有另外一個(gè)傳感器有一個(gè)更高的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。盡管如此還能出現(xiàn)一個(gè)其它的傳感器有相同的DR-值(如在本例中)。為了解決這種情況，要傳輸ID-值。對(duì)此，該傳感器確定出，具有相同DR-值的一個(gè)另外的傳感器有一個(gè)更強(qiáng)的要實(shí)施的ID。因此，該傳感器自ID的位1起從總線6撤回并只發(fā)送“1”。
在PC上或控制裝置1上接收的數(shù)值DR-值1111 1010 反轉(zhuǎn)的0000 0101＝傳感器2的壓力值ID-值1111 1001 反轉(zhuǎn)的0000 0110＝傳感器2的ID-值詢問第三個(gè)最相關(guān)的數(shù)值傳感器1DR-值0000 0000 反轉(zhuǎn)的1111 1111 發(fā)送的1111 1111ID-值0000 0101 反轉(zhuǎn)的1111 1010 發(fā)送的1111 1111這個(gè)傳感器發(fā)覺其(置回的)DR-值太小。它自DR-值的位2(傳感器3右側(cè)起第三個(gè)位置)起從總線6撤回并只發(fā)送“1”，尤其對(duì)于整個(gè)ID-值。傳感器2DR-值0000 0000 反轉(zhuǎn)的1111 1111 發(fā)送的1111 1111IR-值0000 0110 反轉(zhuǎn)的1111 1001 發(fā)送的1111 1111
這個(gè)傳感器發(fā)覺其(置回的)DR-值太小。它自DR-值的位2(傳感器3右側(cè)起第三個(gè)位置)起從總線6撤回并只發(fā)送“1”，尤其對(duì)于整個(gè)ID-值。傳感器3DR-值0000 0101 反轉(zhuǎn)的1111 1010 發(fā)送的1111 1010IR-值0000 0100 反轉(zhuǎn)的1111 1011 發(fā)送的1111 1011這個(gè)傳感器在總線6上發(fā)送時(shí)實(shí)施?？偩€6上的數(shù)值符合傳感器想發(fā)送的數(shù)值。傳感器知道它是這個(gè)傳輸?shù)摹摆A家”。在這個(gè)傳輸之后，該傳感器將其數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值(DR-值)置于0000 0000。
在PC上或控制裝置1上接收的數(shù)值DR-值1111 1010 反轉(zhuǎn)的0000 0101＝傳感器3的壓力值ID-值1111 1011 反轉(zhuǎn)的0000 0100＝傳感器3的ID-值詢問第四個(gè)最相關(guān)的數(shù)值傳感器1DR-值0000 0000 反轉(zhuǎn)的1111 1111 發(fā)送的1111 1111ID-值0000 0101 反轉(zhuǎn)的1111 1010 發(fā)送的1111 1011所有傳感器都斷定它們有最高可能的RD-值，但是不知道多少其它傳感器有相同的數(shù)值。在發(fā)送ID時(shí)，帶有最強(qiáng)ID的傳感器得以實(shí)施。這個(gè)傳感器識(shí)別出，自ID的位1起一個(gè)另外的傳感器較強(qiáng)(或具有較強(qiáng)的ID)，并自那里起只發(fā)送“1”。傳感器2DR-值0000 0000反轉(zhuǎn)的1111 1111 發(fā)送的1111 1111ID-值0000 0110反轉(zhuǎn)的1111 1001 發(fā)送的1111 1001所有傳感器都斷定它們有最高可能的RD-值，但是不知道有多少其它傳感器有相同的數(shù)值。在發(fā)送ID時(shí)，帶有最強(qiáng)ID的傳感器得以實(shí)施。這個(gè)傳感器識(shí)別出，其ID在總線上得以實(shí)施。傳感器3DR-值0000 0000 反轉(zhuǎn)的1111 1111 發(fā)送的1111 1111IR-值0000 0100 反轉(zhuǎn)的1111 1011 發(fā)送的1111 1011所有傳感器都斷定它們有最高可能的RD-值，但是不知道有多少其它傳感器有相同的數(shù)值。在發(fā)送ID時(shí)，帶有最強(qiáng)ID的傳感器得以實(shí)施。這個(gè)傳感器識(shí)別出，自ID的位1起一個(gè)另外的傳感器較強(qiáng)(或具有較強(qiáng)的ID)，并自那里起只發(fā)送“1”。
在PC上或控制裝置1上接收的數(shù)值DR-值1111 1111 反轉(zhuǎn)的0000 0000＝最小的DR-值ID-值1111 1001 反轉(zhuǎn)的0000 0110＝傳感器2的ID-值PC識(shí)別出，傳感器2的ID現(xiàn)在是第二次發(fā)送。這意味著，所有傳感器都被讀出。這也可以在數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值上看出，因?yàn)樽畹涂赡艿腄R-值(0000 0000)不得是一個(gè)壓力測(cè)量的結(jié)果。為了使它可以識(shí)別，例如能為此給每個(gè)被測(cè)量的壓力都加一個(gè)“1”。
ID-傳輸在這時(shí)能像壓力值傳輸一樣，關(guān)于控制裝置1的詢問，例如通過傳輸以一個(gè)位的形式的一個(gè)起始位、負(fù)或正脈沖邊沿、專門的字節(jié)或其它類似情況來進(jìn)行。
但是也可設(shè)想，傳感器PIC1、PIC2等等自己開始發(fā)送，一旦至少有一個(gè)傳感器PIC1、PIC2確定出一個(gè)碰撞并將一個(gè)負(fù)脈沖邊沿或一個(gè)由其余傳感器作為起始位探測(cè)到的低-電平-信號(hào)置于總線6，則所有在總線6上的傳感器PIC1、PIC2等等時(shí)間上同步開始傳輸它們所包含的壓力值。當(dāng)然也可以設(shè)想，只有那些探測(cè)到一個(gè)碰撞的傳感器開始發(fā)送。
在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施形式中，進(jìn)行ID-傳輸不用去再次同步，這里要充分利用對(duì)DR-值-或壓力值傳輸?shù)耐剑⒃趩?dòng)ID-傳輸之前有個(gè)規(guī)定的時(shí)間滯后。典型的是，傳感器PIC1、PIC2測(cè)量例如由控制裝置1發(fā)送起始位(Ts)的時(shí)刻，例如是一個(gè)第一個(gè)被發(fā)送字節(jié)的起始位，傳感器用以這種方式同步了的(時(shí)間相同的)DR-數(shù)值的傳輸，在一個(gè)規(guī)定的時(shí)刻按照(Ts+T1)來回答。在下面的傳感器PIC1、PIC2不再需要另外的同步，以固定的滯后(Ts+T1+T2)發(fā)送其ID-值。因此，在傳輸DR-值與傳輸ID-值之間不必要要求再要一個(gè)同步。如果傳感器的時(shí)基不好，傳感器能等待一個(gè)確定的時(shí)間，然后為了與傳輸ID-值同步開始發(fā)送一個(gè)起始位。在這種情況下，當(dāng)傳感器監(jiān)聽總線出現(xiàn)的起始位時(shí)，等待過程能被中斷，這樣就達(dá)到一個(gè)(重新)同步。
為了按照本發(fā)明在傳感器PIC1、PIC2與控制裝置1之間進(jìn)行快速數(shù)據(jù)傳輸，有優(yōu)點(diǎn)的是能使用費(fèi)用低廉、市場(chǎng)上得到的部件(批量生產(chǎn)的例如有RS 485或飛利浦公司生產(chǎn)的CAN-驅(qū)動(dòng)器)上去。
數(shù)據(jù)傳輸能經(jīng)過公知的價(jià)廉標(biāo)準(zhǔn)RS 232進(jìn)行，此時(shí)能應(yīng)用一個(gè)只帶有一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)傳輸線的成本低廉的總線系統(tǒng)和成本低廉的普通連接組件或總線驅(qū)動(dòng)模塊，以便將在一個(gè)總線上的多個(gè)傳感器例如按照線“與”(Wired-AND)原理與控制裝置1連接。尤其是利用一個(gè)通常的RS 232協(xié)議，作為控制裝置1側(cè)的數(shù)據(jù)協(xié)議，有優(yōu)點(diǎn)的是，能使這個(gè)系統(tǒng)不用協(xié)議變換器(但可能要用電平變換器)用RS 232連接到許多已存在的PC或其它儀器上。
在這種電路布置時(shí)同樣也有可能使用成本低廉的傳感器，例如用微控制器，因?yàn)橥ㄟ^本發(fā)明的原理，最相關(guān)的數(shù)值首先和單獨(dú)在總線上實(shí)施并因此傳輸?shù)娇刂蒲b置1上，盡管由于價(jià)格低廉仍可確保電路布置有個(gè)足夠的速度和可靠性。
當(dāng)然，對(duì)于這種接線費(fèi)用低和用最便宜的電子部件的系統(tǒng)，也能實(shí)現(xiàn)諸如傳感器復(fù)位的其它功能，例如微控制器的記錄、傳感器PIC1和PIC2的校準(zhǔn)等。
這樣就有可能，根據(jù)控制裝置1的要求，例如通過傳輸一個(gè)專用的字節(jié)(當(dāng)然不同于要求的字節(jié))，觸發(fā)傳感器PIC1、PIC2，以及通過傳輸另一個(gè)專用字節(jié)觸發(fā)一個(gè)校準(zhǔn)過程(例如時(shí)基和/或傳感器的靈敏度或在傳感器中計(jì)算一個(gè)壓力值的數(shù)學(xué)功能)等。
也可以設(shè)想作例如整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)功能性檢驗(yàn)，在沒有碰撞時(shí)將壓力值和/或明確的ID-值傳輸?shù)娇刂蒲b置1上，并以此方式檢查所有傳感器PIC1、PIC2等和傳輸路段的功能能力。
為了使傳感器PIC1、PIC2最合理的適應(yīng)各自的應(yīng)用情況，還可以設(shè)想，不僅將ID-值按照傳感器地點(diǎn)或位置的關(guān)聯(lián)，例如遞降的來分配；而且也將一個(gè)確定的碰撞值在一個(gè)傳感器PIC1、PIC2等中，用一個(gè)可調(diào)節(jié)的關(guān)聯(lián)值，結(jié)合成一個(gè)線性的或非線性的功能；這樣對(duì)于一個(gè)受該關(guān)聯(lián)值和功能以及原來傳感器數(shù)值影響的碰撞來說，一個(gè)壓力值就出現(xiàn)了，然后將它傳輸?shù)娇刂蒲b置1上。
按照本發(fā)明還可以設(shè)想，某些傳感器有目的地通過傳輸傳感器的ID-值來動(dòng)作。在這種情況，控制裝置1首先發(fā)送一個(gè)命令(例如“發(fā)自動(dòng)信息”)，然后發(fā)送所希望傳感器的ID，而所有其它傳感器在該傳輸時(shí)沒有參與。
此外，能在布置和方法中集成一個(gè)“自動(dòng)模式”，傳感器在進(jìn)入一個(gè)一定的事件時(shí)(例如0 0000 0000 0000 0000)，發(fā)送一個(gè)主宰所有其它傳輸?shù)臄嚅_信號(hào)(Breaksignal)(例如以RS 232-協(xié)議)。在這種情況下，每個(gè)傳感器能用一個(gè)可從控制裝置1置入的反應(yīng)閾值來裝備。如果反應(yīng)閾值(數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)閾值)在傳感器接到“自動(dòng)模式”以后在一個(gè)傳感器處被超過，則它自動(dòng)(不通過控制裝置1要求)發(fā)送例如0000 0000。即使在數(shù)個(gè)傳感器同時(shí)發(fā)送時(shí)，作為結(jié)果不是00000000就是一個(gè)由控制裝置1同樣能識(shí)別的較長(zhǎng)的周期(例如根據(jù)RS232協(xié)議的斷開信號(hào))。如果傳感器經(jīng)過其接收輸入端RX接收到一個(gè)0000 0000，則傳感器回到正常的前面敘述過的通信模式。因此不必要使控制裝置1持續(xù)地詢問一個(gè)傳感器或所有連接的傳感器的數(shù)值(例如碰撞壓力)，而是能等待，直到在串聯(lián)的接口(RS 232)上有一個(gè)信號(hào)到達(dá)。如果控制裝置1接收到這樣一個(gè)信號(hào)，則它要用前面所敘述的方法關(guān)注最強(qiáng)的或最相關(guān)的壓力值。這時(shí)也有可能，控制裝置1提前將這個(gè)“自動(dòng)模式”中斷，例如自動(dòng)發(fā)送0000 0000。
也可以設(shè)想，一個(gè)預(yù)先規(guī)定在一定時(shí)間不被詢問的傳感器，能明顯地與較長(zhǎng)的0-周期相配。與控制裝置1的其它過程無關(guān)，這個(gè)信號(hào)作為斷開信號(hào)被接收。
通過前面為一個(gè)機(jī)器人和碰撞所闡述的方法，按照本發(fā)明數(shù)據(jù)傳輸與其關(guān)聯(lián)從屬關(guān)系、從而以最低成本實(shí)現(xiàn)的原理，確保至少最相關(guān)的數(shù)值以足夠的速度和可靠性，為繼續(xù)處理出現(xiàn)在控制裝置1處。
當(dāng)然，本發(fā)明的方法以及電路布置不局限于所示出的實(shí)例，而是能在各種應(yīng)用領(lǐng)域得到應(yīng)用，這些應(yīng)用領(lǐng)域的對(duì)象要互相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，要規(guī)定相互間的距離，要避免碰撞，或者也在諸如測(cè)量地震、風(fēng)速等的傳感器的固定系統(tǒng)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂蒲b置。
在這種情況時(shí)，有優(yōu)點(diǎn)的是，通過前面闡述的傳感器數(shù)據(jù)相互之間重要性或關(guān)聯(lián)的競(jìng)爭(zhēng)，和通過要發(fā)送的或在一個(gè)總線上的傳感器的最相關(guān)數(shù)值實(shí)施(與該競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)并因此是動(dòng)態(tài)的)，能達(dá)到與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比使這個(gè)信息較迅速地出現(xiàn)，這樣有優(yōu)點(diǎn)的是也能使較慢的、較簡(jiǎn)單的和成本較低廉的系統(tǒng)為傳輸(總線系統(tǒng)、連接組件、傳感器等)應(yīng)用。這時(shí)，要非常廣泛地去理解本發(fā)明含義中的傳感器，例如也要將具有至少一個(gè)接收輸入端RX和至少一個(gè)發(fā)送輸出端TX的輸入設(shè)備包括進(jìn)去。
在這時(shí)要明確說明，按照本發(fā)明所有連接在總線上傳感器的最強(qiáng)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值，在(傳感器-)數(shù)值同步或同時(shí)傳輸時(shí)實(shí)施，且數(shù)據(jù)值包括在該數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值中，或者數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值取決于數(shù)據(jù)值和一個(gè)參數(shù)函數(shù)。這樣，在傳輸時(shí)關(guān)聯(lián)或優(yōu)先度與數(shù)據(jù)有關(guān)，這按照本發(fā)明要作為數(shù)據(jù)的可變或動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)或優(yōu)先度來理解。
權(quán)利要求
1.經(jīng)過一個(gè)數(shù)據(jù)總線(6)將多個(gè)傳感器(PIC1、PIC2)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€(gè)控制裝置(1)的方法，其中a)在傳感器(PIC1、PIC2)中確定一個(gè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值，b)將傳感器(PIC1、PIC2)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值置于總線(6)，和c)只將傳感器(PIC1、PIC2)的最大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值傳輸?shù)娇刂蒲b置(1)。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于在傳感器(PIC1、PIC2)上探測(cè)到一個(gè)事件時(shí)和/或?qū)刂蒲b置(1)或一個(gè)另外的傳感器(PIC1、PIC2)的詢問，將傳感器(PIC1、PIC2)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值置于總線(6)。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于在步驟c)之后d)將至少一個(gè)傳感器(PIC1、PIC2)的一個(gè)ID-值置于總線(6)，并只將唯一的相關(guān)的ID-值傳輸?shù)娇刂蒲b置(1)。
4.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于一直重復(fù)步驟a)至d)，此時(shí)其ID-值被傳輸?shù)膫鞲衅?PIC1、PIC2)停止發(fā)送，直至傳輸?shù)娇刂蒲b置(1)的數(shù)值低于一個(gè)預(yù)定的閾值為止。
5.實(shí)施如上述權(quán)利要求之一方法的電路布置，所述電路布置帶有多個(gè)傳感器(PIC1、PIC2)、一個(gè)數(shù)據(jù)總線(6)和一個(gè)控制裝置(1)，其特征在于傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)總線(6)以線“與”原理與控制裝置(1)連接，從而只實(shí)施一個(gè)傳感器(PIC1、PIC2)的一個(gè)日期。
6.如權(quán)利要求5的電路布置，其特征在于傳感器(PIC1、PIC2)有一個(gè)發(fā)送輸出端(TX)和一個(gè)接收輸入端(RX)，它們利用連接組件(3；5，11；13，17；19)與總線(6)連接；有一個(gè)控制裝置，當(dāng)發(fā)送輸出端(TX)和接收輸入端(RX)的信號(hào)不同時(shí)，該控制裝置用一個(gè)中性的信號(hào)(邏輯“1”)占據(jù)發(fā)送輸出端(TX)。
7.如權(quán)利要求5或6的電路布置，其特征在于總線(6)只包括一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)傳輸線。
8.如權(quán)利要求5至7之一的電路布置，其特征在于總線(6)以“0”為主導(dǎo)，以“1”為主導(dǎo)，或者作為線“或”形成。
9.如權(quán)利要求5至8之一的電路布置，其特征在于總線(6)在電氣上被設(shè)計(jì)成CAN-總線。
10.如權(quán)利要求5至9之一的電路布置，其特征在于每個(gè)傳感器(PIC1、PIC2)有一個(gè)明確的可傳輸?shù)娇刂蒲b置(1)的ID-值。
11.如權(quán)利要求5至10之一的電路布置，其特征在于將控制裝置(1)設(shè)計(jì)成兼容RS 232。
全文摘要
按照本發(fā)明，多個(gè)傳感器(PIC1、PIC2)的數(shù)據(jù)經(jīng)過一個(gè)數(shù)據(jù)總線(6)傳輸?shù)揭粋€(gè)控制裝置(1)，此時(shí)，在傳感器(PIC1、PIC2)中確定一個(gè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值，將傳感器(PIC1、PIC2)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值置于總線(6)，并只將至少一個(gè)傳感器(PIC1、PIC2)唯一最大值傳輸?shù)娇刂蒲b置(1)。
文檔編號(hào)H04L12/407GK1459084SQ01815666
公開日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2001年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月17日
發(fā)明者B·馬努森 申請(qǐng)人:西門子公司