ПРИБОР УПРАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК G05B19/45 B60R16/02 

Изобретение относится к прибору управления, соответствующему основному пункту формулы изобретения. Из европейской заявки на патент N 0266704 A2 известен прибор управления и устройство для его программирования. При этом для программирования энергонезависимого запоминающего устройства (ЗУ) прибора управления предусмотрено внешнее программирующее устройство. Внешнее программирующее устройство соединение с прибором управления. По этой последовательной линии связи подлежащие программированию данные передаются на прибор управления. Микроконтроллер прибора управления принимает данные и программирует их в энергонезависимое программируемое ЗУ. Необходимое для программирования напряжение подается к прибору управления по отдельной соединительной линии между программирующим устройством и прибором управления. В приборе управления предусмотрен также отдельный входной вывод, к которому извне прикладывается необходимое для программирования напряжение.

Кроме того, известен способ генерирования необходимого для программирования напряжения внутри прибора управления. С помощью команд управления, передаваемых на прибор управления по последовательной линии связи, начинается процесс программирования. Недостатком данного решения является то, что вследствие электромагнитных помеховых излучений процесс программирования прибора управления может изменяться произвольным образом, так что нет гарантии того, что не произойдет неправильное программирование энергонезависимого ЗУ.

Преимущества изобретения
Соответствующий изобретению прибор управления, в соответствии с отличительными признаками основного пункта формулы изобретения, имеет преимущество, заключающееся в том, что, с одной стороны, не нужно предусматривать дополнительный входной вывод прибора управления для деблокирования программирования в нем, а, с другой стороны, может быть исключено произвольное введение программирования энергонезависимого ЗУ прибора управления, обусловленное помехой прохода программы.

С помощью охарактеризованных в дополнительных пунктах формулы изобретения средств обеспечивается предпочтительное выполнение прибора управления, соответствующего основному пункту формулы изобретения. Кроме того, указываются преимущества соответствующего изобретению устройства для программирования прибора управления, выполненного согласно изобретению.

Особенно предпочтительным является то, что разрешающий сигнал программирования развязан посредством состоящего из резистора и конденсатора фильтра нижних частот (ФНЧ) от последовательной линии связи. Благодаря этому обеспечивается, что разрешающий сигнал даже во время передачи данных может подаваться на ЗУ и процесс программирования может осуществляться независимо от передачи данных по последовательной линии связи.

Предпочтительным является также то, что после ФНЧ между конденсатором и входом деблокирования программирования энергонезависимого ЗУ к корпусу подключен резистор.

Предпочтительным является выполнение изобретения в соответствии с пунктом 5 формулы изобретения, если для процесса программирования энергонезависимого ЗУ требуется более высокое напряжение (например, 12 В).

Кроме того, предпочтительным является то, что в приборе управления к линии связи подключено входное сопротивление, которое с другой стороны соединено с линией питающего напряжения (массой). Благодаря этому достигается то, что входная линия поддерживает низкий потенциал, когда последовательная передающая линия не подключена к прибору управления. Благодаря этому предотвращено деблокирование энергонезависимого ЗУ при нормальной работе прибора управления, т. е. когда к линии связи не подключено внешнее программирующее устройство.

Кроме того, предпочтительным является то, что постоянная времени ФНЧ выбрана по величине такой, что во время передачи информационного слова конденсатор разряжается не настолько, чтобы сигнал деблокирования программирования понижался по уровню ниже заранее определенной минимальной величины. Благодаря этому обеспечивается то, что сигнал деблокирования даже в процессе передачи данных непрерывно приложен к прибору управления или от него, так что процесс программирования может протекать без искажений.

Кроме того, предпочтительным является то, что постоянная времени ФНЧ выбирается настолько малой, что конденсатор на интервале между передачами двух информационных слов полностью заряжается. Этот признак также обеспечивает то, что сигнал деблокирования непрерывно подается на энергонезависимое ЗУ, так что даже во время передачи данных может осуществляться неискаженное программирование энергонезависимого ЗУ.

Помимо этого предпочтительным является то, что внутри в приборе управления в линию связи включен триггер Шмитта. С помощью триггера Шмитта осуществляется первичная обработка полученных по линии связи сигналов. В частности, благодаря этому возможно согласование уровней, а также восстановление крутизны фронтов сигналов.

Кроме того, предпочтительным является то, что перед резистором ФНЧ для развязки сигнала деблокирования при программировании включен задающий каскад. Задающий каскад предназначен для разгрузки триггера Шмитта, а также для развязки линии связи от линии, которая передает сигнал деблокирования на энергонезависимое ЗУ.

Кроме того, предпочтительным является то, что между триггером Шмитта и выводом линии связи в микровычислительное устройство (микрокомпьютер) прибора управления предусмотрено сопротивление. Это сопротивление предназначено для ограничения тока в непредвиденном случае, когда микрокомпьютер в результате программной ошибки или из-за сигнала помехи переключает вывод, с которым соединена линия связи, как выходной вывод, через который выдается сигнал высокого уровня. В этом случае с помощью сопротивления обеспечивается ограничение тока, так что сигнал на выходе триггера Шмитта и тем самым сигнал деблокирования программирования остается на низком уровне. Таким образом обеспечивается отсутствие нежелательного деблокирования энергонезависимого ЗУ прибора управления без внешнего деблокирования программирования.

Для устройства программирования энергонезависимого ЗУ прибора управления в соответствии с изобретением предпочтительным является то, что для передачи данных между внешним программирующим устройством и прибором управления и для выдачи необходимого сигнала деблокирования ввода программы необходимо только подключение последовательной линии связи. Отдельная линия для передачи сигнала деблокирования программирования не требуется.

Весьма предпочтительным является то, что в программирующем устройстве предусмотрены средства, с помощью которых при подключении линии связи последняя подключается к высокому потенциалу. Благодаря этому высокий потенциал соответствует потенциалу покоя линии связи, так что схемные затраты на развязку сигнала деблокирования программирования в приборе управления могут поддерживаться на низком уровне.

Изобретение иллюстрируется чертежами и более подробно поясняется в нижеследующем описании. На фиг. 1 показано подключение программирующего устройства к прибору управления;
на фиг. 2 показана схема соединения компонентов в приборе управления, выполненном в соответствии с изобретением;
на фиг. 3 представлена схема соединения компонентов для программирующего устройства согласно изобретению.

Описание примеров осуществления изобретения
На фиг. 1 показано подключение прибора управления 10 к внешнему программирующему устройству 11 с помощью последовательной линии связи 12. С помощью соединительной линии 23 напряжение батареи подается от прибора управления к внешнему программирующему устройству. С помощью соединительной линии 24 корпус прибора управления 10 соединен с корпусом программирующего устройства 11. Процесс программирования прибора управления 10 осуществляется, например, в конце конвейерной линии сборки автомобилей. При этом прибор управления уже встроен в автомобиль. Прибор управления может представлять собой прибор управления тормозной системы, двигателя, коробки передач и т.д. Обычно подобного рода прибор управления имеет возможность соединения посредством тестового вывода с внешними программирующими устройствами. Вместо внешнего программирующего устройства к тестовому выводу автомобиля может подключаться система тестирования.

На фиг. 2 показан микрокомпьютер 13 прибора управления 10, содержащий последовательный интерфейс 15. В микрокомпьютер 15 предусмотрено встроенное или отдельно выполненное энергонезависимое программируемое ЗУ 14. В частности, энергонезависимое ЗУ 14 может быть выполнено в виде стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства (Flash-EPROM). Для программирования энергонезависимого ЗУ 14 к нему должен подаваться сигнал деблокирования. В представленном примере выполнения энергонезависимое ЗУ выполнено таким образом, что для него достаточно подачи напряжения программирования 5 В. Это напряжение может просто вырабатываться в приборе управления, а также может быть подано на прибор извне. Другие компоненты прибора управления или микрокомпьютера 13, как, например, схемы ввода и вывода и запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ), ради простоты отдельно не представлены. Ко входу R x D последовательного интерфейса 15 микрокомпьютера 13 подключен резистор R3, соединенный с триггером Шмитта 17. Вход триггера Шмитта 17 соединен с линией связи 12. При этом линия связи 12 может быть или жестко подсоединена ко входу 16 прибора управления и затем проходит к отдельному тестовому выводу внутри автомобиля, или она может быть соединена с помощью разъемного соединения с входным выводом 16 прибора управления. Для присоединения прибора управления 10 к внешнему программирующему устройству представлены еще соединительные линии 23 и 24. По соединительной линии 23 напряжение от батареи прибора управления передается к внешнему программирующему устройству 11. С помощью соединительной линии 24 клемма для соединения с корпусом программирующего устройства соединена с клеммой для соединения с корпусом прибора управления 10. Эти соединения также могут быть разъемными. Однако эти соединения могут быть также жестко установлены на приборе управления и подведены к отдельному тестовому выводу в автомобиле, причем в этом случае подключение внешнего программирующего устройства 11 осуществляется с помощью разъемного соединения с использованием отдельного тестового вывода.

Внутри в приборе управления 10 последовательная линия связи 12 посредством входного вывода 16, как уже было описано, соединяется со входом R x D микрокомпьютера. При этом входное сопротивление R4 включено между линией связи 12 и корпусом. Для развязки сигнала деблокирования программирования по непосредственной линии связи 12 после триггера Шмитта 17 включен задающий каскад T1. Выход задающего каскада T1 соединен с диодом D1. Диод D1 в направлении пропускания подключен к задающему каскаду T1. на выходе диода D1 включен резистор R2. Резистор R2 непосредственно соединен со входом 19 деблокирования программирования энергонезависимого ЗУ. К линии соединения резистора R2 с входом 19 деблокирования программирования подключен конденсатор C1. Параллельно с конденсатором C1 к корпусу подключен резистор R1. Ко входу T x D последовательного интерфейса 15 микрокомпьютера 13 подключен задающий каскад T2. Таким образом, линия связи 12 предназначена как для передачи данных от внешнего программирующего устройства 11 к прибору управления 10, так и для передачи данных от прибора управления 10 к внешнему программирующему устройству 11.

На фиг. 3 представлено, что к линии связи 12 внутри программирующего устройства 11 подключено сопротивление R5, которое в свою очередь соединено с линией 23 для передачи напряжения батареи прибора управления 10. Соединительные линии 23, 24 и 12 разъемно соединены с программирующим устройством 11. Это разъемное соединение обозначено входными выводами 21, 20 и 22. Другие компоненты программирующего устройства 11, как, например, последовательные интерфейсы, микрокомпьютер, ЗУ и т.д., для простоты не показаны.

Ниже будет подробно описан принцип работы рассматриваемой схемы. Пока прибор управления 10 не подключен к внешнему программирующему устройству, к входному выводу 16 прибора управления приложен низкий потенциал. Это объясняется тем, что соответствующая соединительная линия соединена через сопротивление R4 (сопротивление для понижения напряжения) с корпусом прибора управления. Таким образом, ко входу R x D и ко входу 19 деблокирования программирования энергонезависимого ЗУ также приложен низкий потенциал. Даже если до этого конденсатор C1 был заряжен, он по истечении короткого времени разряжается через резистор R1. Следовательно, с помощью входного резистора R4 обеспечивается то, что во время нормальной работы автомобиля ко входу 19 деблокирования программирования не может быть приложен высокий потенциал. Таким образом при нормальной работе автомобиля энергонезависимое ЗУ совсем не программируется. Благодаря этому обеспечивается то, что даже при неправильном прохождении программы (что обусловлено, например, электромагнитным помеховым излучением) энергонезависимое ЗУ программироваться не может. Как только внешнее программирующее устройство 11 будет подключено к прибору управления 10, через резистор R5 (средство для подачи высокого потенциала) высокий потенциал прикладывается к линии связи 12. Это приводит к тому, что конденсатор C1 также заряжается через резистор R2. После того как конденсатор C1 зарядился, ко входу 19 деблокирования программирования приложен, следовательно, высокий потенциал, и энергонезависимое ЗУ 14 деблокировано для программирования. Для запуска программирования от программирующего устройства 11 к микрокомпьютерному устройству 13 прибора управления должна быть передана соответствующая управляющая команда.

Передача данных между прибором управления и внешним программирующим устройством осуществляется в форме отдельных информационных слов. Информационное слово состоит, например, из стартового бита, восьми битов данных и бита останова. Типичная скорость передачи для связи между внешним программирующим устройством и прибором управления составляет примерно 10 кбод. Следовательно, при такой скорости передачи время пересылки бита составляет 100 мкс. При передаче низкого бита линия связи 12 загружается примерно на 100 мкс низким уровнем. При передаче высокого бита линия связи 12 соответственно загружается на 100 мкс высоким уровнем. Следовательно, в линии связи 12 происходит с высокой частотой смена высокого и низкого уровней.

Триггер Шмитта 17 предназначен для первичной обработки поступающих сигналов. При передаче любого низкого уровня по линии связи 12 конденсатор C1 может разряжаться через резистор R1. Поэтому постоянная времени резистивно-емкостного звена C1, R1 выбрана таким образом, чтобы конденсатор C1 мог разряжаться лишь незначительно при передаче отдельных низких уровней. Экстремальный случай соответствует отдельному информационному слову из восьми низких битов. Т. е. в этом случае примерно в течение 1 мс конденсатор C1 разрядился бы. Однако постоянная времени резистивно-емкостного звена C1, R1 выбрана таким образом, что и в этом случае ко входу 19 деблокирования программирования еще приложен высокий уровень потенциала. Сопротивление резистора R2 выбрано таким образом, что конденсатор C1 в течение времени между передачей двух информационных слов, в течение которого к линии связи приложен соответственно высокий потенциал, может полностью зарядиться. Задающий каскад T1 предназначен для разгрузки выходного каскада триггера Шмитта 17. Кроме того, он обеспечивает развязку выходного сигнала триггера Шмитта 17 от процессов постепенной дополнительной зарядки конденсатора C1.

При передаче информационных слов от прибора управления 10 к внешнему программирующему устройству 11 последовательный интерфейс 15 через выход T x D запускает задающий каскад T2. С помощью задающего каскада T2, который имеет разомкнутый коллектор, линия связи 12 последовательно приводится к низкому потенциалу. Использование задающего каскада T2 с разомкнутым коллектором имеет преимущество потому, что благодаря этому сам управляющий прибор 10 не может нагрузить соединительную линию на входном выводе 16 высоким потенциалом, если не подключено внешнее программирующее устройство 11.

Существуют разнообразные возможности изменения описанного изобретения. Так, например, от протокола передачи данных зависит, подключен ли внутри в приборе управления 10 резистор R4 (сопротивление для понижения напряжения) к корпусу или, с другой стороны, резистор (для повышения напряжения) подключен к напряжению батареи прибора управления. Потенциал покоя на линии связи 12 соответствовал бы высокому уровеню. В этом случае задающий каскад T1 прибора управления 10 должен выполняться как инвертирующий, чтобы предотвратить непреднамеренное деблокирование энергонезависимого ЗУ 14. Кроме того, возможен вариант выполнения, когда сигнал деблокирования программирования подается не непосредственно на вход 19 энергонезависимого ЗУ 14, а на отдельный модуль, который на основании этого генерирует напряжение программирования для энергонезависимого ЗУ 14. Подобного рода модулем может быть, например, генератор заряда, который вырабатывает напряжение программирования (5 В или 12 В).

Возможны и другие изменения изобретения. Так, например, можно было бы устанавливать в автомобиле несколько приборов управления, которые способны срабатывать с помощью общей последовательной линии связи. В этом случае при подключении внешнего программирующего устройства все энергонезависимые ЗУ в отдельных приборах управления деблокировались бы одновременно. В этом случае программирование отдельных ЗУ должно было бы осуществляться последовательно с помощью соответствующих различных управляющих команд.

Внешнее программирующее устройство может представлять собой, например, первоначальный компьютер. Возможно также использование отдельных линий связи для передачи данных от прибора управления к внешнему программирующему устройству и от внешнего программирующего устройства к прибору управления.

Предлагается электронный прибор управления, предназначенный, в частности, для использования в автомобиле, и устройство для его программирования. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности программирования. Для программирования энергонезависимого запоминающего устройства прибора управления предусмотрено внешнее программирующее устройство, которое с помощью последовательной линии передачи соединено с прибором управления. Внешнее программирующее устройство передает необходимые для программирования данные к прибору управления. Кроме того, внешнее программирующее устройство передает на прибор управления сигнал деблокирования для ввода программы в энергонезависимое запоминающее устройство. Прибор управления содержит средства, которые распознают сигнал деблокирования программирования тогда, когда внешнее программирующее устройство с помощью последовательной линии передачи подключено к прибору управления. 2 с. и 12 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Прибор управления, в частности прибор управления для автомобиля, содержащий программируемое энергонезависимое запоминающее устройство (ЗУ) и микровычислительное устройство, снабженное последовательным интерфейсом, выполненным с возможностью соединения, по меньшей мере, с одной последовательной линией передачи, при этом для программирования энергонезависимого ЗУ прибор управления принимает подлежащие программированию данные через последовательную линию передачи от внешнего программирующего устройства, отличающийся тем, что содержит фильтр нижних частот, подключенный к выводу последовательной линии передачи и создающий сигнал деблокирования программирования, если при подключенном внешнем программирующем устройстве имеются сигналы в последовательной линии передачи. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью подачи сигнала деблокирования программирования на вход деблокирования программируемого энергонезависимого ЗУ. 3. Прибор по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью подачи сигнала деблокирования программирования на генератор заряда, выдающий напряжение программирования на программируемое энергонезависимое ЗУ. 4. Прибор по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что фильтр нижних частот содержит соединенный с выводом последовательной линии передачи резистор R2, после которого на корпус подключен конденсатор C1. 5. Прибор по п.4, отличающийся тем, что параллельно с конденсатором C1 на корпус подключен резистор R1, образующий с конденсатором C1 резистивно-емкостное звено. 6. Прибор по п.5, отличающийся тем, что постоянная времени резистивно-емкостного звена R1, C1 выбрана такой, что при передаче информационного слова конденсатор C1 разряжается не настолько, чтобы сигнал деблокирования программирования понижался ниже заранее определенной минимальной величины. 7. Прибор по одному из пп.4 - 6, отличающийся тем, что сопротивление резистора R2 выбрано настолько малым, чтобы конденсатор C1 в интервале времени между передачей двух следующих друг за другом информационных слов полностью заряжался. 8. Прибор по одному из пп.4 - 7, отличающийся тем, что перед резистором R2 включен задающий каскад T1. 9. Прибор по одному из пп.1 - 8, отличающийся тем, что к выводу последовательной линии передачи на корпус подключен входной резистор R4. 10. Прибор по одному из пп.1 - 9, отличающийся тем, что к выводу последовательной линии передачи подключен триггер Шмитта, предназначенный для предварительной обработки принимаемых по последовательной линии передачи сигналов. 11. Прибор по п. 10, отличающийся тем, что между триггером Шмитта и приемным входом R x D последовательного интерфейса включен резистор R3. 12. Устройство программирования, содержащее прибор управления по одному из пп. 1 - 12, соединенный с внешним программирующим устройством последовательной линией передачи для передачи в прибор управления данных программирования, причем предусмотрена передача в прибор управления сигнала деблокирования программирования, отличающееся тем, что внешнее программирующее устройство выполнено с возможностью передачи сигнала деблокирования программирования по последовательной линии передачи. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что внешнее программирующее устройство содержит средство для подачи в последовательную линию передачи высокого потенциала в качестве потенциала покоя. 14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что средство для подачи в последовательную линию передачи высокого потенциала выполнено в виде резистора R5, соединенного с источником питающего напряжения.