УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ СРЕДСТВ БЕЗОПАСНОСТИ
CONTROL DEVICE AND METHOD OF SAFETY MEANS INITIATION

Настоящее изобретение относится к устройству управления и способу приведения в действие средств безопасности согласно родовым понятиям соответствующих независимых пунктов формулы изобретения.
Из публикации DE 102004056416 A1 уже известно решение, согласно которому в составе устройства управления предусмотрен процессор, например микроконтроллер, а в качестве, например, еще одного (дополнительного) компонента предусмотрен датчик ускорения, причем эти компоненты связаны друг с другом с возможностью передачи данных. Микроконтроллер и датчик ускорения обеспечивают приведение в действие средств безопасности транспортного средства.
Из публикации WO 2004/087468 A1 (ближайший аналог изобретения) известно решение, согласно которому процессор устройства управления надувными подушками безопасности может проводить сброс специализированной интегральной схемы, при котором происходит повторное включение выходных каскадов и компонентов датчиков. Также из этой публикации известно, что процессор соединен с компонентом активизации средств безопасности, датчиками и интерфейсным компонентом шиной SPI (SPI - сокр. от англ. Serial Peripheral Interface - последовательный периферийный интерфейс). Этот процессор, представляющий собой микроконтроллер, соединен еще одной шиной SPI с запоминающим устройством, с одной интегральной схемой выходного каскада и другой интегральной схемой выходного каскада. Шина SPI известна, например, из инструкции по применению компании Freescale Semiconductor 2005 года издания. Этот документ был опубликовани под кодом номером AN3020, автор Давид Бабин (David Babin) и озаглавлен "Настройка и использование шин SPI".
Предлагаемое в изобретении устройство управления для приведения в действие средств безопасности для транспортного средства содержит по меньшей мере одну схему обработки сигналов и по меньшей мере один дополнительный компонент, обеспечивающие приведение в действие средств безопасности. Схема обработки сигналов предусмотрена для передачи сигнала в по меньшей мере один дополнительный компонент и передает сигнал в по меньшей мере один дополнительный компонент в зависимости от определенного события, а по меньшей мере один дополнительный компонент представляет собой датчик и в зависимости от указанного сигнала выполняет настройку и по меньшей мере один сброс. При этом во время непрекращающейся работы устройства управления, т.е. без прерывания выполнения им своих функций, для инициирования сброса в по меньшей мере одном дополнительном компоненте, не имеющем отдельного входа сброса, схема обработки сигналов передает в по меньшей мере один дополнительный компонент сигнал, который вызывает дополнительную настройку и который в по меньшей мере одном дополнительном компоненте увязан с внутренним сбросом для активизации этой дополнительной настройки.
При осуществлении предлагаемого в изобретении способа по меньшей мере одна схема обработки сигналов и по меньшей мере один дополнительный компонент обеспечивают приведение в действие средств безопасности, причем по меньшей мере одна схема обработки сигналов передает сигнал в по меньшей мере один дополнительный компонент, причем сигнал от схемы обработки сигналов передают в по меньшей мере один дополнительный компонент в зависимости от определенного события, и в по меньшей мере одном дополнительном компоненте в зависимости от указанного сигнала выполняют настройку и по меньшей мере один сброс. Во время непрекращающейся работы устройства управления для инициирования сброса в по меньшей мере одном дополнительном компоненте, не имеющем отдельного входа сброса, из схемы обработки сигналов передают в по меньшей мере один дополнительный компонент сигнал, который вызывает дополнительную настройку и который в по меньшей мере одном дополнительном компоненте увязан с внутренним сбросом для активизации этой дополнительной настройки.
Предлагаемые в изобретении устройство и способ имеют перед известным решением то преимущество, что по меньшей мере один дополнительный компонент в зависимости от сигнала выполняет настройку и по меньшей мере один сброс, после того как схема обработки сигналов в зависимости от определенного события осуществила передачу сигнала в этот по меньшей мере один дополнительный компонент. Это позволяет выгодным образом предусматривать в составе устройства управления компоненты, такие как датчики, которые сами не имеют входа сброса, но которые, тем не менее, в соответствии с изобретением можно сбрасывать (возвращать в заданное/исходное состояние).
Для этого, например, используют содержащуюся в по меньшей мере одном дополнительном компоненте функцию внутреннего сброса, выполняемую, в том числе, и при сбросе при включении питания, увязанную с дополнительной настройкой, благодаря чему указанный сигнал через активизацию этой дополнительной настройки увязан с операцией внутреннего сброса. Таким образом, в фазе инициализации с помощью соответствующего сигнала можно обеспечить выполнение сброса по меньшей мере одним дополнительным компонентом без необходимости наличия у этого компонента отдельного входа сброса.
При этом изобретение использует ту особенность некоторых электрических устройств, что в случае если настройка уже была выполнена, для перевода соответствующего электрического устройства в заданное состояние с его новой настройкой предусмотрено выполнение сброса. В рассматриваемом случае эта настройка может быть уже выполнена, но с целью сброса при наступлении события ошибки она проводится еще раз.
Альтернатива отключения питания при ошибках, сбоях или неисправностях устройства управления возможна не в каждом случае. Изобретение же позволяет охватить все случаи, в которых схема обработки сигналов, например микроконтроллер, инициирует сброс в любых компонентах, имеющихся в устройстве управления, причем без отключения питания.
Это позволяет без дополнительного усложнения и удорожания аппаратных средств инициировать сброс по меньшей мере в одном компоненте во время непрекращающейся работы устройства управления. Выполнение сброса должно обеспечиваться без необходимости дополнительного перехода на новую архитектуру программного обеспечения в устройстве управления. Кроме того, предпочтительно, чтобы сброс всегда инициировался согласованно, во взаимосвязи со сбросом остальных компонентов, что обычно достигается подачей на линию сброса низкого уровня напряжения. Это особенно важно, поскольку после повторного пуска микроконтроллера все компоненты проходят тесты и процедуры программирования.
Изобретение допускает ситуацию, в которой по меньшей мере один компонент поддерживает, например, различные заданные коммуникационные протоколы и таким образом подходит для различных производителей. Протокол выбирается, например, командой SPI (SPI - сокр. от англ. Serial Peripheral Interface - последовательный периферийный интерфейс), причем эта команда SPI понятна всем протоколам. Однако до тех пор, пока не выбран ни один протокол интерфейса SPI, все другие команды SPI из соображений безопасности игнорируются по меньшей мере одним компонентом. Таким образом, программными средствами в схеме обработки сигналов устанавливается жесткая последовательность действий при инициализации по меньшей мере одного компонента.
Кроме того, изобретение позволяет исключить ситуацию, в которой при инициализации по меньшей мере одного компонента программному обеспечению пришлось бы проводить различие между двумя подпрограммами в зависимости от предыдущего рабочего состояния устройства управления.
В соответствии с изобретением выдаваемый сигнал увязывают с внутренним сбросом в по меньшей мере одном компоненте. Поскольку для инициализации или программирования по меньшей мере одного компонента программные средства всегда должны соблюдать определенные последовательности команд, реализация такой увязки в соответствии с изобретением достигается легко и просто.
Выбор протокола всегда необходимо выполнять вначале, т.е. до выбора усиления. Таким образом, управляющая команда служит для выбора "языка", который потребуется для дальнейшего взаимодействия компонента с системой.
Устройством управления в рассматриваемом случае является электрическое устройство, которое обрабатывает сигналы датчиков и в зависимости от них приводит в действие средства безопасности (пассивные и активные), такие как надувные подушки безопасности, натяжители ремней безопасности, тормоза или средства регулирования динамики движения. "Приведение в действие" этих средств безопасности означает при этом их активизацию.
Схемой обработки сигналов обычно является процессор, например микроконтроллер, но также в качестве схемы обработки сигналов могут использоваться специализированная интегральная схема (сокр. ASIC от англ. Application Specific Integrated Circuit) или комбинация из нескольких интегральных схем или дискретных электронных компонентов. Изобретение также допускает использование в этом качестве многомашинной вычислительной системы или системы на двухъядерном процессоре.
По меньшей мере один дополнительный компонент представляет собой компонент, входящий в состав устройства управления и участвующий в приведении в действие средств безопасности. В зависимых пунктах формулы изобретения приведены примеры дополнительного компонента устройства управления.
Сигнал обычно представляет собой команду, или инструкцию, программного обеспечения, например команду SPI; вместе с тем, сигналом также может быть мультиплекс сигналов. Сигнал может иметь и более простые структуры, нежели команда программного обеспечения.
Событие, например, может наступать в результате самых различных ошибок, сбоев и неисправностей. К ним относятся, например, ошибки и сбои в схеме обработки сигналов или других компонентах устройства управления.
Возможными другими причинами наступления события являются:
- пониженное напряжение микроконтроллера (контроль этого параметра выполняется в самом микроконтроллере),
- выход напряжения питания компонентов за пределы разрешенного диапазона,
- контроль безопасности (сторожевое устройство),
- программное обеспечение само должно выполнить сброс (например, при входе в режим диагностики / запуске загрузчика операционной системы в микроконтроллере после повторного обновления программного обеспечения),
- требование клиента (требование сброса, например поступившее по шине CAN, для обеспечения возможности возврата в исходное состояние всех устройств управления.
Под настройкой в контексте изобретения понимается установка по меньшей мере одного параметра по меньшей мере одного компонента. Под по меньшей мере одним сбросом понимается перезапуск (повторный запуск), который приводит по меньшей мере один компонент в заданное состояние. Сброс необходим, если схема обработки сигналов обнаружила ошибку или сбой и хочет устранить эту ошибку или сбой путем сброса.
Приведенные в зависимых пунктах формулы изобретения мероприятия и усовершенствования характеризуют предпочтительные варианты устройства управления и способа приведения в действие средств безопасности, раскрытых в соответствующих независимых пунктах формулы.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один компонент является датчиком, в частности датчиком ускорения. Изобретение позволяет использовать подобный датчик ускорения без штырька для подключения к линии сброса, поскольку в соответствии с изобретением сброс датчика может осуществляться посредством определенного сигнала. Вместо датчика ускорения можно использовать также датчик корпусного шума и/или датчик частоты вращения. Возможно применение и других датчиков (измерительных преобразователей).
Предпочтительно, чтобы сигналом, например, также была команда SPI, которая обеспечивает настройку усиления. При этом можно осуществлять выбор, например, одного из четырех диапазонов усиления. Программированию усиления сопутствует сброс, позволяющий снова перевести датчик в заданное состояние. Создание для этого новой команды SPI не требуется - можно использовать имеющуюся команду, а именно команду настройки усиления, и установить ее в начало инициализации. При этом понятие "усиление" касается усиления генерируемого датчиком ускорения сигнала ускорения.
Предпочтительно также сохранять выбранный диапазон усиления в памяти нестираемым образом, чтобы эта ранее переданная информация об усилении уже не терялась в результате последующего желаемого сброса. При этом, в частности, в по меньшей мере одном компоненте выполняют блокировку цифровой логики, чтобы исключить дальнейшие операции доступа со стороны программного обеспечения.
Такая блокировка соответствует защите, называемой "защитой от записи". С отправкой команды или сигнала SPI настройки диапазона усиления желаемый диапазон усиления "замораживается" для последующего сброса. Перезапись этой информации возможна только при повторной отправке команды SPI после сброса. При этом после такой перезаписи снова будет инициирован сброс.
Может быть предусмотрен вариант, в котором команда или сигнал SPI последовательно посылается дважды. Это необходимо, в частности, по причинам безопасности. Это решение исключает возможность того, что случайные ошибки на шине SPI вызовут сброс по меньшей мере одного компонента во время его работы, несмотря на отсутствие сбоя или ошибки в устройстве управления. Такая двойная передача команды или сигнала SPI ведет лишь к удвоению времени до запуска сброса в по меньшей мере одном компоненте.
Компонент, или датчик, выполнен таким образом, чтобы обеспечить внутренний контроль числа и последовательности поступления команд или сигналов SPI для выполнения сброса и одновременной настройки усиления. Команда, или сигнал, должна быть послана два раза подряд. Если после первой передачи команды или сигнала SPI была послана другая команда или сигнал SPI, начавшаяся последовательность сброса (перезапуска) и настройки усиления будет отменена. Если число команд и последовательность их поступления соблюдены, повторно заданный в этом случае диапазон усиления будет сохранен в памяти, после чего будет выполнен сброс.
В приведенном ниже описании рассматриваются варианты осуществления изобретения, поясняемые чертежами, на которых показано:
на фиг.1 - структурная схема предлагаемого в изобретении устройства управления с подключенными компонентами в транспортном средстве,
на фиг.2 - временная диаграмма и
на фиг.3 - блок-схема предлагаемого в изобретении способа.
На фиг.1 показана структурная схема предлагаемого в изобретении устройства SG управления в транспортном средстве FZ с подключенными компонентами US и PS. Структурная схема в рассматриваемом случае дана в упрощенном представлении и сконцентрирована на особенностях изобретения. Датчики US аварийной ситуации, находящиеся за пределами устройства управления, например датчики корпусного шума, окружающей обстановки, ускорения и/или давления воздуха, передают свои сигналы на интерфейс IF в устройстве SG управления. Этот интерфейс в рассматриваемом случае выполнен в виде интегральной схемы. Возможен также вариант, в котором этот интерфейс является частью другой интегральной схемы или же, например, реализован как программный интерфейс. Интерфейс IF передает эти сигналы дальше в микроконтроллер µC, представляющий собой схему (цепь) обработки сигналов. Кроме того, микроконтроллер µC получает сигналы от датчика BS ускорения. Микроконтроллер µC с помощью алгоритмов анализа анализирует сигналы датчиков для определения того, необходимо ли приводить в действие, или запускать, средства PS безопасности. Если это так, то микроконтроллер µC передает соответствующие сигналы в схему (цепь) FLIC запуска, содержащую электрически управляемые силовые выключатели, которые в зависимости от этих сигналов замыкаются, обеспечивая подачу тока на средства безопасности, например на воспламеняющие элементы.
Изобретением предусмотрено, что микроконтроллер µC в фазе инициализации путем передачи датчику BS ускорения команды интерфейса SPI (последовательный периферийный интерфейс) в виде сигнала вызывает сброс датчика BS ускорения, чтобы датчик BS ускорения мог инициализироваться. Для этого микроконтроллер µC передает датчику BS ускорения команду, вызывающую настройку датчика, а также внутренний сброс датчика BS ускорения, который датчик так или иначе выполняет в процессе включения. Настройка, например, может заключаться в выборе диапазона усиления. Вместе с тем, могут использоваться и другие подходящие команды, если они связаны с внутренним сбросом датчика BS ускорения.
Помимо датчика ускорения, таким образом можно осуществлять сброс и других компонентов.
На фиг.2 показана временная диаграмма, поясняющая сущность изобретения. В частности, эта диаграмма поясняет предлагаемый в изобретении способ. В первой строке показана стандартная система с линией сброса, обозначенная номером 200, а во второй строке - предлагаемая в изобретении система без линии сброса. Вторая строка обозначена номером 201. В первой строке в блоке 202 устройство управления находится в состоянии работы, причем в момент времени 204 происходит внутреннее событие ошибки 203. это событие ошибки является лишь примером события. Затем в блоке 205 на линии сброса подается низкий уровень напряжения, чтобы по этой линии сброса осуществить перевод компонентов в исходное состояние (сброс). Затем в блоке 206 микроконтроллер 200 сам переводится в исходное состояние. После этого в блоке 207 начинается запуск микроконтроллера µC в работу, что обозначено в блоке 208 как выполнение программного кода. Этим достигается инициализация всех компонентов. В блоке 209 устройство управления работает в нормальном режиме.
Теперь в отношении строки 201 следует описание предлагаемого в изобретении способа. В блоке 210 датчик находится в нормальном режиме работы. Как и в рассмотренном выше случае, здесь происходит событие ошибки 203. При этом датчик в блоке 211 ожидает поступления команды SPI. Он не выдает информации и при этом, будучи включенным (активным), находится в состоянии бездействия.
Сам датчик является элементом, пассивным в отношении связи (передачи данных). Он применяется в устройстве управления в системе связи типа "ведущий-ведомый", причем сам он всегда может быть включен в систему только в качестве ведомого устройства. Таким образом, датчик может посылать сообщения по шине SPI только тогда, когда он одновременно с этим получает команды/запросы от микроконтроллера (ведущего устройства). Этот процесс выполняется посредством команд SPI, которые всегда побуждают датчик к выполнению соответствующего действия или выдаче ответа. Пока микроконтроллер сам находится в состоянии сброса или пока на датчик не будут посланы разрешенные команды, датчик ведет себя пассивно. Он функционирует, но не выдает в систему никаких данных.
В блоке 212 начинается инициализация датчика, для чего микроконтроллер µC передает на датчик команду Select_G_Range. Это вызывает запуск в датчике процедуры сброса и тем самым инициализацию датчика. После этого в блоке 213 устройство управления и датчик снова находятся в нормальном режиме работы.
На фиг.3 предлагаемый в изобретении способ поясняется с помощью блок-схемы. В блоке 300 представлены действия, выполняемые датчиком. Путем инициирования холодного запуска в блоке 303 выполняется функция включения питания. Во время работы выполняется горячий запуск 301 датчика, т.е. он инициализируется заново, поскольку устройство управления распознало ошибку. Для этого на датчик 300 передается программирующая команда SPI 302. В датчике 300 эта программирующая команда 304 обеспечивает на этапе 305 выбор протокола и блокирование датчика программными средствами. До повторного включения питания изменение выбранного протокола уже невозможно. Если же протокол уже выбран, то этап 305 пропускается переходом 306 через него. В блоке 307 происходит запуск инициализации датчика, которая представлена блоком 308 и осуществляется двукратной посылкой команды Select_G_Range из микроконтроллера на датчик. Затем датчик выполняет внутренний сброс, в то время как диапазон усиления остается сохраненным в памяти. После этого на шаге 309 начинается инициализация датчика.