ES2955415T3 - Disposición de control segmentada - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a una disposición de sistema para el control tolerante a fallos y compatible electromagnéticamente de varias unidades de ejecución. Ventajosamente, la presente invención permite controlar las unidades de ejecución de tal manera que se consiga tanto un alto nivel de la llamada resistencia de modo común como también un alto nivel de estabilidad del sistema incluso con un gran número de unidades de ejecución. La invención también se refiere a una unidad conductora de línea para usar en la disposición del sistema según la invención y a un método que se usa para operar o producir la disposición del sistema según la invención. Además, la invención se refiere a un producto de programa informático que contiene comandos de control que implementan el método u operan el dispositivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Disposición de control segmentada
La presente invención se refiere a una disposición de sistema con comunicación de datos diferencial para el control tolerante a los errores y compatible electromagnéticamente de unidades de ejecución. En este sentido la presente invención permite ventajosamente controlar unidades de ejecución de tal manera que, entre otros, se logre tanto una así llamada alta resistencia al modo común como una alta seguridad a prueba de fallos incluso en el caso de un gran número de unidades de ejecución. Además, la presente invención se refiere a un procedimiento que sirve para hacer funcionar o producir la disposición de sistema propuesta. Además, se propone un producto de programa informático con instrucciones de control que ejecuten el procedimiento o hagan funcionar el dispositivo.
El documento WO 2017/162 323 A1 muestra una disposición de control y un procedimiento de control eficientes, en donde se controlan unidades de ejecución dispuestas secuencialmente por medio de una unidad de instrucción.
El documento WO 2018/103 880 A1 muestra una disposición de diodos luminosos compacta que pueda utilizarse genéricamente, aunque, debido al tipo de construcción compacta es ventajosa en particular para el uso en un vehículo.
El documento WO 2017/153026 A1 muestra un procedimiento para la compensación de luminosidad en al menos un diodo luminoso.
El documento DE 20 2013 103 146 U1 muestra un sistema de aparatos con varios aparatos para la disposición distribuida a lo largo de vías de rescate o vías de comunicación.
El documento US 2014/333207 A1 muestra un protocolo para el intercambio de mensajes de estado en un sistema de iluminación.
El documento US 8.492.983 B1 muestra procedimientos y sistemas para controlar unidades de iluminación.
El documento DE 102016125290 A1 muestra procedimientos y un dispositivo para el control interconectado y/o para la programación de varios circuitos integrados.
El documento US 2010/ 0188972 A1 muestra un sistema de comunicación con topología de anillo.
El documento EP 2663028 A1 muestra un sistema de comunicación que debido a una línea de transmisión de errores aumenta una tolerancia a los errores.
El documento US 2011/0309746 A1 muestra una disposición de sistema con diodos luminosos para el uso en un automóvil.
El documento DE 202016 008 325 U1 muestra un sistema de comunicación con una unidad de instrucción y varias unidades de control.
El documento US 2004/160 199 A1 muestra una disposición luminosa con medios alumbrantes configurados y diseñados de manera diferente.
Según procedimientos convencionales se conoce una pluralidad de posibilidades para responder a unidades de control que están conectadas en serie. En este sentido hay planteamientos genéricos que, sin embargo, en escenarios de aplicación específicos, pueden ser desventajosos o también planteamientos muy especiales que ahora ya no pueden utilizarse de manera genérica. Se conoce, por ejemplo, el así llamado bus CAN que se ha desarrollado con respecto a arneses de cables y en particular debe realizar una interconexión de aparatos de control.
En general, la complejidad del protocolo CAN es claramente mayor que en el caso de ISELED (marca registrada) y por tanto más caro. Pero la desventaja más importante de CAN y LIN es que estos, debido a la arquitectura de bus no ofrecen ninguna posibilidad de direccionamiento natural (automática). En este caso debe configurarse la dirección. En el caso de ISELEd (unidades de ejecución) y también en la ISELED segmentada (unidad de controlador de línea y unidades de ejecución) hay una cadena físicamente especificada y de esto se deduce la posibilidad de otorgar direcciones automáticamente.
Por el estado de la técnica se conocen diferentes unidades de ejecución que funcionan normalmente como un así llamado esclavo o un cliente y en este sentido reciben instrucciones de una instancia de orden superior, que normalmente se denomina maestro. Las unidades de ejecución por lo tanto realizan instrucciones. El estado de la técnica muestra para ello diferentes arquitecturas o topologías sobre cómo disponer unidades de ejecución correspondientes junto con sus unidades de control.
Sin embargo, en este sentido, el estado de la técnica presenta el problema de que, en función del escenario de aplicación se imponen diferentes requisitos y en total debe sopesarse si debe facilitarse un procedimiento eficiente en el consumo de energía con una propensión a las averías superior o un procedimiento que absorba más energía pero que sin embargo sea más robusto a los errores. Además, deben considerarse las dimensiones del lugar de utilización previsto de una arquitectura de este tipo. Algunas disposiciones son adecuadas no solo para una utilización de gran superficie y por lo tanto pueden implementarse únicamente sobre placas de circuitos impresos individuales. En cambio, otras arquitecturas pueden construirse en grandes superficies a lo largo de varios metros y por consiguiente deben cumplir otros requisitos diferentes a los de las disposiciones de sistema sobre placas de circuitos impresos individuales.
El estado de la técnica trata el problema además de la así llamada compatibilidad electromagnética EMC. Así, pueden producirse averías que o se impiden desde el principio o también se subsanan posteriormente. Además, pueden aparecer averías al fallar componentes individuales debido al efecto de fuerza o de calor y por tanto traen consigo fallos dependientes. Esto, en particular, es un problema en el caso de que se conecten unidades en serie y una unidad reciba en cada caso instrucciones de su predecesora. Así, puede en el caso de una así llamada cadena margarita cuando en el caso de un fallo los componentes individuales no se conectan directamente. Por lo tanto, la cadena parcial situada detrás se aísla del flujo de comunicación y por consiguiente falla. Además existen requisitos muy especiales en el caso de una disposición de sistema que debe construirse en un automóvil. Generalmente un automóvil es un producto de precio alto del cual el cliente no puede prescindir. Por consiguiente, por parte del cliente no se tolera ninguna propensión a los errores elevada y además los componentes que van a controlarse con frecuencia son relevantes en términos de seguridad. En este sentido la propensión a los errores juega un papel de gran importancia dado que el cliente solo en situaciones excepcionales quiere hacer uso de un servicio técnico y, además, debe quedar garantizada la funcionalidad de unidades críticas en términos de seguridad.
Por consiguiente, un objetivo de la presente invención es facilitar una disposición de sistema para controlar unidades de ejecución que sea tolerante a fallos en el sentido más amplio y además pueda facilitarse con una complejidad técnica reducida. Con respecto a la tolerancia a los errores la atención se dirige en particular a la compatibilidad electromagnética, así como a la seguridad a prueba de fallos. Además, un objetivo de la presente invención es proponer un procedimiento para facilitar o hacer funcionar la disposición de sistema propuesta. Además, va a proponerse un producto de programa informático con instrucciones de control que ejecute el procedimiento o haga funcionar la disposición de sistema.
El objetivo se resuelve mediante un sistema según la reivindicación 1 y un procedimiento según la reivindicación 10.
Otras configuraciones ventajosas se indican en las reivindicaciones dependientes.
Por consiguiente se propone una disposición de sistema con comunicación de datos diferencial para el uso en el automóvil para el control tolerante a los errores y electromagnéticamente compatible de una pluralidad de unidades de ejecución que presenta una unidad de instrucción y una multitud de unidades de controlador de línea, en donde la pluralidad de unidades de ejecución se segmenta en una multitud de cadenas parciales en serie en cada caso, en donde cada cadena parcial presenta al menos dos unidades de ejecución a lo largo de una primera línea de datos, y en cada caso cada cadena parcial se conecta aguas arriba de una unidad de controlador de línea directamente y aguas abajo de cada unidad de controlador de línea se conecta exactamente una cadena parcial directamente y en donde en el caso de un control de la pluralidad de unidades de ejecución siempre debe preverse una modulación diferencial y las unidades de controlador de línea están acopladas en comunicación serial entre sí mediante una segunda línea de datos y la primera unidad de controlador de línea conectada en serie se acopla en comunicación mediante la segunda línea de datos con la unidad de instrucción, en donde la primera línea de datos y la segunda línea de datos en cada caso son una línea de datos eléctrica que están configuradas en cada caso para conducir siempre corriente.
La invención propuesta crea, entre otros, la ventaja de que para aumentar la tolerancia a los errores a todo el sistema la segmentación propuesta hace posible además un otorgamiento de direcciones automático. Esta ventaja no la crea ni el CAN ni el LIN. Según la invención, la pluralidad de unidades de ejecución a la que solo una unidad de controlador de línea en cada caso está conectada aguas arriba por segmentos, produce una relación positiva entre el número de unidades de ejecución con respecto al número de las unidades de controlador de línea. Esto permite una capacidad de direccionamiento automática, en contraposición a CAN/LIN, con una tolerancia a los errores máxima y una complejidad mínima debido al protocolo sencillo. La disposición en serie hace posible una capacidad de direccionamiento u otorgamiento de direcciones automáticas de manera que puede responderse a las unidades de ejecución en cada caso mediante una dirección propia.
La unidad de instrucción envía como maestra comandos. Un comando contiene, por ejemplo, una instrucción, es decir, lo que se debe hacer, por ejemplo: “ establecer modulación por ancho de pulsos PWM de canal rojo” ), y opcionalmente un parámetro (p.ej. = 255) y preferiblemente una dirección. Esta dirección direcciona una o varias unidades de ejecución. Las unidades de ejecución poseen una dirección unívoca que se deriva automáticamente de su posición física.
Por lo tanto, existe la posibilidad de prever una etapa de procedimiento que efectúe una asignación automática en cada caso de una dirección a cada una de las unidades de ejecución dependiendo de la disposición física de las unidades de ejecución respectivas dentro de la disposición de sistema propuesta. La disposición física puede considerar en este sentido en qué cadena parcial está dispuesta la unidad de ejecución respectiva. Esto puede considerar qué unidad de controlador de línea está conectada aguas arriba de la unidad de ejecución respectiva.
Los comandos se distribuyen normalmente mediante todas las unidades de controlador de línea a todas las unidades de ejecución. Por tanto, puede omitirse una filtración o procesamiento en las unidades de controlador de línea. Las unidades de ejecución deciden entonces según su propia dirección y la dirección contenida en el comando si ejecutan la instrucción o no. Normalmente ejecutan en cada caso la instrucción en el caso de que se aceda a ellas mismas mediante la dirección.
En este sentido la presente invención permite ventajosamente controlar unidades de ejecución de tal manera que se logre tanto una así llamada alta resistencia al modo común como una alta seguridad a prueba de fallos incluso en el caso de un gran número de unidades de ejecución. Se produce también la posibilidad de utilizar controladores de línea que sean óptimos, p.ej. Para medios físicos eléctricos de manera diferencial. Mediante la segmentación se requiere un número reducido de unidades de controlador de línea, en comparación con el número total de las unidades de ejecución, de manera que en este caso puede trabajarse con más consumo de electricidad /potencia y mayor complejidad del chip que en las unidades de ejecución.
Se propone por tanto una alternativa a las soluciones de bus como CAN/LIN que, entre otros, resuelva el problema descrito del direccionamiento automático ausente. La segmentación con ayuda de unidades de controlador de línea, la posibilidad de la conexión directa pasiva y la optimización de la capa física (modo común y con diferencial eléctrico u ópticamente) resuelven ahora el problema de la propensión a las averías.
La disposición de sistema propuesta, entre otras cosas, es tolerante a los errores dado que las unidades de ejecución se segmentan y, por consiguiente, se disponen en cadenas parciales. Por lo tanto, se forman cadenas parciales en serie, en donde las unidades de ejecución individuales se conectan unas detrás de otras. Por lo tanto, en el caso de un fallo de una unidad de ejecución únicamente se producen daños dentro de la cadena parcial en la que está dispuesta la unidad de ejecución que falla. Esto, frente al estado de la técnica ofrece la ventaja de que no falla una pluralidad de unidades de ejecución adicionales conectadas en serie, sino únicamente fallan unidades de ejecución en el mismo segmento. Esto puede lograrse también porque en el caso de un fallo las unidades de ejecución únicamente se conectan directamente.
Las unidades de ejecución están acopladas en serie, lo que se realiza preferiblemente de manera bidireccional. Así, es posible que las unidades de ejecución reciban instrucciones comunicadas por la unidad de controlador de línea y las conviertan por consiguiente. Una instrucción puede ser una indicación o también una lectura o un establecimiento de un parámetro. Así, las unidades de ejecución pueden estar previstas como unidades de diodo luminoso que controlan diodos luminosos individuales. Los diodos luminosos se presentan normalmente como diodos luminosos rojos, verdes y azules, en donde también puede estar previsto un diodo luminoso blanco. Por consiguiente, las unidades de ejecución convierten las instrucciones de la unidad de controlador de línea y además son capaces de facilitar un valor de reajuste. Así, es posible que la unidad de controlador de línea instruya a la unidad de ejecución a leer un sensor y mediante la comunicación bidireccional la unidad de ejecución puede devolver un valor de temperatura leído del sensor.
Dado que, según la invención, se presentan varias cadenas parciales o segmentos, un error no perjudica por tanto, como muestra el estado de la técnica, toda la cadena parcial, y según la invención tampoco todas las cadenas parciales, sino solo una cadena parcial (la afectada), sino que más bien la seguridad a prueba de fallos se aumenta al formarse cadenas parciales independientes y que van a controlarse individualmente. En una enumeración no concluyente las cadenas parciales contienen al menos una unidad de ejecución, en donde a cada cadena parcial está conectada aguas arriba una unidad de controlador de línea. También la tolerancia a los errores se garantiza ya que las unidades de controlador de línea conducen señales en el caso de un estado inactivo. Una conducción describe en general el paso de señales sin procesarlas. Por consiguiente, dentro del elemento que falla no se realiza ninguna lógica ni se llevan a cabo etapas de procesamiento, sino que se emite una señal que se presenta en una entrada sin emitir de nuevo cualquier tipo de procesamiento en la salida.
La compatibilidad electromagnética durante el control de una pluralidad de unidades de ejecución puede originarse, entre otras cosas, que siempre se prevea una modulación diferencial, es decir, que la línea también se haga funcionar activamente cuando no se transfiere ningún comando. Por ello se prescinde de un flanco empinado que se forme durante la conexión y desconexión del controlador de línea. Según la invención es posible realizar la topología propuesta de tal manera que al menos entre las unidades de controlador de línea se establezca (con diferencial eléctrico) una conexión por cable. Por consiguiente, por lo tanto, la línea de datos no se implementa como habitualmente sobre una placa de circuitos impresos, sino que únicamente las cadenas parciales individuales se disponen sobre una placa de circuitos impresos, y las placas de circuitos impresos resultantes pueden acoplarse de manera comunicativa mediante una conexión por cable (con diferencial eléctrico) a través de la unidad de controlador de línea respectiva. Por lo tanto, es especialmente ventajoso que el número de las cadenas parciales se ajuste a escala dado que un número discrecional de unidades de controlador de línea puede conectarse en serie y en cada unidad de controlador de línea una cadena parcial de unidades de ejecución está dispuesta o acoplada en comunicación.
Generalmente el número de las unidades de ejecución o de las unidades de controlador de línea que van a hacerse funcionar se limita mediante un espacio de dirección, es decir, el número de unidades a las que se puede acceder. Dado que el espacio de dirección puede seleccionarse de manera discrecional, también se ajusta a escala el número de las unidades que van a construirse.
La disposición de sistema propuesta prevé, entre otros, también una unidad de instrucción que controla en última instancia las unidades de ejecución individuales. Esto tiene lugar normalmente, no de manera directa, sino a través de las unidades de controlador de línea. Así, la unidad de instrucción genera instrucciones y las transmite a través de las unidades de controlador de línea respectivas a las unidades de ejecución o recibe parámetros y valores a través de las unidades de controlador de línea desde las unidades de ejecución. Por lo tanto, la unidad de instrucción con respecto a las unidades de controlador de línea representa una instancia de orden superior y, por consiguiente, puede denominarse unidad maestra. En este caso, las unidades de controlador de línea se comportan como unidades esclavas o unidades clientes. Dado que las unidades de controlador de línea están conectadas aguas arriba de las cadenas parciales, es decir, las unidades de ejecución, y las unidades de controlador de línea transmiten las instrucciones a las cadenas parciales respectivas, las unidades de controlador de línea se comportan en este aspecto como unidades maestras frente a las unidades de ejecución. Las unidades de ejecución asumen por tanto el papel de la unidad esclava o unidad cliente.
Por ejemplo, la disposición de sistema propuesta se presenta como una cadena de diodos luminosos. Para ello, la unidad de instrucción emite un patrón determinado que debe realizarse mediante los diodos luminosos individuales. Para ello la unidad de instrucción controla las unidades de controlador de línea individuales que pasan por tanto la instrucción a la cadena parcial respectiva. Las unidades de controlador de línea no solo pueden pasar la instrucción, sino que también adaptan la instrucción de manera independiente. Las unidades de ejecución individuales realizan la instrucción en última instancia y controlan, por ejemplo, diodos luminosos individuales. En este sentidlo puede tratarse de nuevo de los diodos luminosos rojo, verde y azul, en donde también opcionalmente puede estar previsto un diodo luminoso blanco. Las unidades de ejecución pueden presentarse también como otros actores como, motores, ledes matriciales, sensores, sensores de temperatura, sensores de luz o pulsadores.
La primera línea de datos es la línea de datos que configura cadenas parciales. Así, la primera línea de datos conecta las unidades de ejecución individuales y acopla esta cadena de unidades de ejecución a exactamente una unidad de controlador de línea. Por lo tanto, la línea de datos comprende primeramente una unidad de controlador de línea a la que está acoplada una unidad de ejecución. Opcionalmente a esta unidad de ejecución están acopladas en serie otras unidades de ejecución. En el número de unidades de ejecución tampoco existe ningún tipo de limitación, sino que únicamente el espacio de dirección tomado como base se selecciona de manera correspondiente. En este sentidlo el espacio de dirección no debe agotarse por completo, sino que más bien el espacio de dirección únicamente representa un límite superior para el número de las unidades de ejecución que van a construirse.
La segunda línea de datos conecta en serie las unidades de controlador de línea entre sí y preferiblemente de manera bidireccional. Como primera unidad la unidad de instrucción está acoplada a la segunda línea de datos, y por lo tanto sigue al menos una unidad de controlador de línea.
Dado que las cadenas parciales individuales disponen de una línea de datos propia, en cuanto a la primera línea de datos puede hablarse de una línea de datos según un primer tipo. En general se presentan tantas primeras líneas de datos como cadenas parciales haya. Si, por ejemplo, se presentan tres cadenas parciales, entonces se construyen exactamente tres unidades de controlador de línea y se forman tres cadenas parciales, en donde dentro de cada cadena parcial se presenta una línea de datos del primer tipo. Por consiguiente, por tanto en este caso hay exactamente tres primeras líneas de datos. La diferencia entre la primera y segunda línea de datos permite que las primeras líneas de datos en cada caso se diseñen diferentes a la segunda línea de datos que únicamente se presenta una vez normalmente. Así, la primera línea de datos puede disponerse en cada caso sobre una placa de circuitos impresos y la segunda línea de datos puede presentarse, por ejemplo, como un cable. Por lo tanto, de manera especialmente ventajosa se produce una construcción flexible que, en particular, está destinada al escenario de aplicación en el automóvil.
Según un aspecto de la presente invención la unidad de controlador de línea conectada aguas arriba de una cadena principal para la al menos una unidad de ejecución de esta cadena parcial actúa como unidad maestra, y la al menos una unidad de ejecución actúa como unidad esclava con respecto a esta unidad de controlador de línea.
Esto tiene la ventaja de que las unidades de ejecución pueden recibir instrucciones de la unidad de controlador de línea y las instrucciones por lo tanto se conducen a través de las unidades de ejecución o se ejecutan. Así, la unidad de controlador de línea facilita una instrucción que se conduce a través de la cadena parcial y se ejecuta por cada unidad de ejecución y se pasa. Además, es también posible mediante una dirección responder a una unidad de ejecución individual, de manera que la instrucción correspondiente desde la unidad de controlador de línea responde a una unidad de ejecución especial a través de la cadena. Si se ha ejecutado la instrucción, entonces es también posible transmitir de vuelta un resultado desde la unidad de ejecución respectiva a la unidad de ejecución previa y por lo tanto facilitar el resultado final a la unidad de controlador de línea. Para este caso es ventajosa una comunicación bidireccional dentro de la cadena parcial. La instrucción se emite ventajosamente desde la unidad de instrucción y se transmite a través de las unidades de controlador de línea en cada caso a las unidades de ejecución normalmente de manera invariable.
Según un aspecto adicional de la presente invención la unidad de instrucción para las unidades de controlador de línea actúa como unidad maestra, y las unidades de controlador de línea con respecto a la unidad de instrucción actúan como unidad esclava. Esto tiene la ventaja de que puede crearse una instrucción individual o una secuencia de instrucciones desde la unidad de instrucción y puede transmitirse a las unidades de controlador de línea. Las unidades de controlador de línea reciben por tanto esta instrucción o estas instrucciones y las transfieren, dado el caso, de manera invariable o adaptada a las unidades de ejecución. También en este caso es posible que se acceda individualmente a las unidades de controlador de línea mediante una dirección y, dado el caso, también se emitan valores de reajuste a la unidad de instrucción.
Según un aspecto adicional de la presente invención la primera línea de datos y la segunda línea de datos están diseñadas bidireccionales.
Esto tiene la ventaja de que se transmiten instrucciones o señales en ambas direcciones, y por consiguiente también tanto las unidades de ejecución puedan enviar valores de retorno a las unidades de controlador de línea, como las unidades de controlador de línea puedan enviar señales a la unidad de instrucción. En particular, las unidades individuales pueden comunicar entre sí. Preferiblemente ambas líneas de datos se diseñan de manera bidireccional, siendo también posible que solo la primera línea de datos sea bidireccional o la segunda línea de datos. Dado que se presentan varias líneas de datos del primer tipo, es también posible que las primeras líneas de datos individuales se diseñen de manera diferente. Sin embargo, normalmente todas las primeras líneas de datos se diseñan iguales.
Según un aspecto adicional de la presente invención se modulan señales en la segunda línea de datos con una amplitud mayor que las señales en la primera línea de datos. Esto tiene la ventaja de que mediante la segunda línea de datos pueden superarse sin errores recorridos mayores. Una amplitud más alta está orientada a que la diferencia entre cero y uno sea más clara, es decir la modulación de señales sea menos propensa a errores. Así, es posible implementar la primera línea de datos sobre una placa de circuitos impresos y la segunda línea de datos mediante una línea de cable que, por lo tanto, también se modula con una amplitud mayor de manera correspondiente debido a la mayor distancia.
Según un aspecto adicional de la presente invención se modulan señales en la segunda línea de datos con una amplitud 10 veces mayor que las señales en la primera línea de datos. Esto tiene la ventaja de que sorprendentemente este valor es especialmente ventajoso y las señales pueden modularse en la primera línea de datos de manera especialmente eficiente y si bien las señales en la segunda línea de datos se modulan de manera menos eficiente, sin embargo, son claramente más robustas frente a errores. Sorprendentemente, según la invención, se ha reconocido que exactamente el valor propuesto es especialmente adecuado para fijar la relación de la amplitud de la segunda línea de datos con respecto a la primera línea de datos.
Según un aspecto adicional de la presente invención la primera línea de datos y/o la segunda línea de datos es una línea de datos eléctrica. Esto tiene la ventaja de que pueden ofrecerse varias opciones que a su vez pueden seleccionarse dependiendo del escenario de aplicación. Según la invención se implementa preferiblemente una línea de datos eléctrica.
Según un aspecto adicional de la presente invención la primera línea de datos y/o la segunda línea de datos son una línea de datos eléctrica que siempre conduce corriente. Esto tiene la ventaja de que siempre puede enviarse de manera diferencial y, por consiguiente, tampoco hay ninguna desventaja de un flanco especialmente empinado mientras se aplica la corriente. Más bien, siempre se presenta un corriente y se impide el efecto transitorio. Por lo tanto, el procedimiento propuesto también es insensible con respecto a una avería electromagnética. Además, es ventajoso seleccionar una configuración de este tipo dado que puede implementarse una conexión por cable que deba superar distancias mayores de varios metros.
Según un aspecto adicional de la presente invención, una unidad de controlador de línea está dispuesta en cada caso junto con una cadena parcial sobre una placa de circuitos impresos propia. Esto ofrece la ventaja de que las unidades de controlador de línea junto con las unidades de ejecución y la primera línea de datos en cada caso pueden optimizarse para distancias cortas y por consiguiente precisamente también sobre una placa de circuitos impresos individual. Por lo tanto, también la propensión a los errores se reduce dado que las unidades de ejecución se segmentan, y mediante placas de circuitos impresos se accede a las cadenas parciales individuales de manera separada.
Según un aspecto adicional de la presente invención, las unidades de controlador de línea están diseñadas en cada caso de tal manera que se hacen pasar señales en la segunda línea de datos en caso de un estado inactivo de la unidad de controlador de línea respectiva a través de esta unidad de controlador de línea. Esto ofrece la ventaja de que, en el caso de un fallo de una unidad de controlador de línea, las unidades de controlador de línea adicionales conectadas en serie pueden recibir instrucciones a pesar de ello y también pueden enviar de vuelta señales. Por lo tanto, la unidad de controlador de línea defectuosa únicamente se oculta y se conducen señales correspondientes de manera pasiva. Por consiguiente, no se realiza ningún procesamiento de señales en la unidad de controlador de línea defectuosa, en donde esta unidad de controlador de línea no obstante tampoco interrumpe la cadena adicional. Por lo tanto, es ventajoso que en el caso de una unidad de controlador de línea defectuosa únicamente falle una cadena parcial de varias cadenas parciales.
Según un aspecto adicional de la presente invención las unidades de ejecución están diseñadas en cada caso como diodo luminoso, motor, sensor, sensor de temperatura, sensor de luz, pulsador o interruptor. Esto tiene la ventaja de que pueden preverse diferentes unidades de ejecución, prefiriéndose según la invención especialmente un diodo luminoso. El diodo luminoso puede presentar a su vez unidades individuales que irradian en rojo, verde o azul. En general, sin embargo, también es posible mezclar las unidades de ejecución individuales de tal manera que se presentan, por ejemplo, diodos luminosos y dentro de la misma cadena también sensores. Además, puede formarse una cadena parcial de diodos luminosos y otra cadena parcial de sensores. Sin embargo, preferiblemente todas las unidades de ejecución se diseñan iguales. Según un aspecto adicional de la presente invención las unidades de ejecución están orientadas para facilitar al menos una información de estado a la unidad de controlador de línea. Esto tiene la ventaja de que la unidad de controlador de línea puede instruir a que se lea un valor determinado, y por lo tanto esta instrucción se conduce a través de la cadena parcial hacia la unidad de ejecución a la que se accede y esta unidad de ejecución devuelve el valor exigido de nuevo a través de las otras unidades de ejecución. En este sentidlo una comunicación bidireccional es especialmente ventajosa.
El objetivo también se resuelve mediante un procedimiento según la reivindicación 10. Según la invención es especialmente ventajoso que la disposición de sistema facilite características estructurales que correspondan funcionalmente a las etapas de procedimiento. Además, se proponen etapas de procedimiento que estructuralmente también puedan imitarse por la disposición de sistema con respecto a la funcionalidad correspondiente. Así, el procedimiento sirve para hacer funcionar la disposición de sistema y la disposición de sistema puede ejecutar el procedimiento propuesto.
Configuraciones adicionales ventajosas se explican con más detalle mediante las Figuras adjuntas. Muestran:
Fig. 1: una cadena parcial, que presenta un microcontrolador y varias unidades de diodo luminoso conectadas en serie según el estado de la técnica;
Fig. 2A, 2B: una modulación de datos como ejemplo de aplicación de la presente invención;
Fig. 3: la disposición de sistema propuesta en un esquema funcional con respecto a un aspecto de la presente invención; y
Fig. 4: un diagrama de flujo según el procedimiento propuesto para el control tolerante a los fallos y electromagnéticamente compatible de una pluralidad de unidades de ejecución según un aspecto de la presente invención.
La Fig. 1 muestra en el lado izquierdo un microcontrolador que, por ejemplo, actúa como unidad de instrucción. Además, por medio de una comunicación bidireccional están dispuestas varias unidades de ejecución que están implementadas en el presente caso como controladores led. Esto se muestra mediante la referencia MLED CTRL. El estado de la técnica con respecto a algunos escenarios de aplicación presenta la desventaja de que, con el fallo de un controlador, todos los demás controladores conectados en serie también fallan dado que se impide la comunicación.
La Fig. 1 muestra una configuración posible de un sistema o de la disposición de comunicación según el estado de la técnica. Así, en el presente caso, en el lado izquierdo puede verse la unidad de instrucción que está conectada a tres unidades de control. Dado que las tres unidades de control están conectadas en serie la unidad de instrucción se conecta directamente con una unidad de control y con las unidades de control adicionales se conecta indirectamente. Las unidades de control puede ser lo que se conoce como controladores multi-led. Esto está dibujado en la presente Fig. 1 como MLED CTRL. Mediante la referencia unitaria va a aclararse en particular que las unidades de control normalmente están diseñadas iguales. Como puede verse en el presente caso, los diodos luminosos son diodos luminosos RGB (es decir, rojo, verde, azul). Estos en este sentido están configurados para ajustar un valor cromático determinado mediante una proporción de mezcla de las unidades de diodo luminoso individuales. Además, en la presente Figura puede verse que deben preverse componentes adicionales según se necesite. Por ejemplo, puede ser necesario facilitar una alimentación de corriente. En este sentido, sin embargo, también es posible facilitar externamente estos componentes, por ejemplo, la alimentación de corriente y únicamente conectarlos.
La línea de datos está presente en este caso como multitud de segmentos de línea de datos que están dibujados como flechas bidireccionales SIO1, SIO2. Las unidades de control pueden denominarse también unidades de ejecución. El controlador MLED puede denominarse también controlador ISELED, tal como puede utilizarse según la invención como unidad de ejecución.
La Fig. 2A muestra una modulación de datos, en donde solo en la fase activa cuando se transfieren comandos las líneas de datos están moduladas de manera diferencial. En la fase inactiva, es decir, cuando no se transfieren comandos, la corriente en ambas líneas se desconecta y ambas líneas “ caen” a un potencial no diferencial que se otorga normalmente mediante una planificación. En la transición de fase activa (diferencial con alto consumo eléctrico) a fase inactiva (no diferencial, ningún consumo eléctrico) no se produce ningún flanco empinado. Además, mediante las líneas verticales se indica un ciclo de impulsos que sirve para leer una semántica de la señal. Preferiblemente, dentro del ciclo de impulsos se lee la señal en el caso de que la amplitud esté agotada al máximo para alcanzar una robustez frente a fallos. Los datos mostrados pueden ser datos de sincronización en el lado izquierdo y un comando en el lado derecho.
En general, las dimensiones y contenidos de la Fig. 2A y 2B únicamente han de entenderse a modo de ejemplo y esquemáticamente. Así, pueden presentarse también otras modificaciones.
La Fig. 2A muestra una desventaja en el estado de la técnica, concretamente el flanco empinado en el lado izquierdo que no es compatible electromagnéticamente. Por lo tanto, dicha modulación es poco apropiada para una conexión por cable. Para una placa de circuitos impresos esta modulación es adecuada, por lo que únicamente puede enviarse en la primera línea de datos según la invención. Este es el caso por tanto dado que, en este caso, predomina una conexión corta y es posible un blindaje.
La Fig. 2B muestra una señal solapada y muestra por consiguiente dos curvas características. En contraposición a la Figura 2A, la línea de datos se impulsa siempre activamente. La transmisión del comando se realiza con una secuencia de bits que están modulados de manera diferencial como en la Figura 2A. En contraposición a la Figura 2A las líneas de datos no se desconectan después de la transferencia del comando y envían además un patrón inactivo diferencial. En este sentidlo se trata de un aspecto de la modulación de datos que también puede utilizarse según la invención. Es especialmente ventajoso que, según la invención, sin adaptación del emisor en el lado del receptor no solo se evite una exploración en tales momentos desventajosos, es decir, cuando una intensidad de señal se acerca al valor umbral, sino que se realice una exploración precisamente en la amplitud máxima. Esto garantiza una distancia suficiente de la intensidad de señal de valor umbral a un momento de medición, es decir, el momento de exploración. El momento de exploración está dispuesto cronológicamente dentro de un ancho de bit que determina el periodo dentro del cual se codifica el bit respectivo que va a transferirse. Por lo tanto, por consiguiente, el momento de exploración debe seleccionarse en cada caso dentro de este ancho de bit y extrae en cada caso una ocupación de bits. Los anchos de bits individuales que subdividen la corriente de datos de bits en serie son normalmente equidistantes en el tiempo. Un patrón inactivo se denomina también modelo de inactividad.
Las exploraciones llevadas a cabo normalmente pueden ser momentos de exploración en el centro cronológico de un ancho de bit. Así, la intensidad de señal, por ejemplo, en el caso de un cambio de un cero codificado a un uno codificado aumenta hacia el principio del ancho de bit, alcanza su máximo aproximadamente en el centro del ancho de bit y desciende después en el caso de que a continuación deba codificarse un cero. Por lo tanto, como punto de referencia de un momento de exploración adecuado puede seleccionarse el centro de un ancho de bit.
La Fig. 3 muestra la estructura propuesta de una disposición de sistema, en donde la unidad BE de instrucción se presenta como un microcontrolador. Esta unidad BE de instrucción está acoplada en comunicación con una multitud de unidades LTE de controlador de línea. La unidad BE de instrucción está conectada por medio de la segunda línea de datos con las unidades LTE de controlador de línea conectadas en serie. Para ello, cada unidad LTE de controlador de línea dispone de tres interfaces, concretamente interfaces A, B y C. Como se dibuja en el presente caso, una unidad LTE de controlador de línea comunica con una cadena parcial de unidades AE de ejecución. Estas unidades AE de ejecución están conectadas asimismo en serie y se comunican mediante la primera línea de datos.
Como se muestra, asimismo, se presentan varias cadenas parciales, comprendiendo cada cadena parcial una unidad LTE de controlador de línea y al menos una unidad AE de ejecución. Por lo tanto, también se presentan varias líneas de datos de primer tipo, en donde únicamente están dibujadas tres cadenas parciales, es decir, tres primeras líneas de datos.
El sistema propuesto está ajustado a escala, lo que se caracteriza por que entre la segunda cadena parcial y la tercera cadena parcial están dibujados puntos. Estos puntos aclaran que en este sentido pueden presentarse varias cadenas parciales en un número indeterminado. El número únicamente se limita mediante el espacio de dirección. Abajo a la derecha en la presente Fig. 3 se muestra que pueden preverse diferentes números de unidades AE de ejecución, lo que asimismo se indica mediante puntos. También en este caso el espacio de dirección es decisivo para el número de las unidades AE de ejecución.
En la presente Fig. 3 la primera línea de datos en cada caso está dibujada en horizontal y la segunda línea de datos en vertical. La segunda línea de datos se refiere asimismo a la conexión entre unidad b E de instrucción y las varias unidades LTE de controlador de línea. En total las cadenas parciales horizontales pueden disponerse sobre una placa de circuitos impresos en cada caso, mientras que entre la conexión vertical puede implementarse una conexión por cable. Por lo tanto, pueden superarse en vertical también distancias mayores de varios metros. Vertical y horizontal en el presente caso se refieren únicamente a la Figura, distinguiendo el experto que la implementación real tiene lugar según sea necesario.
La Fig. 4 muestra en un diagrama de realización esquemático un procedimiento con comunicación de datos diferencial para el uso en el automóvil para el control tolerante a los errores y electromagnéticamente compatible de una pluralidad de unidades AE de ejecución, que presenta una facilitación 100 de una unidad BE de instrucción y una multitud de unidades LTE de controlador de línea, en donde la pluralidad de unidades AE de ejecución se segmenta 101 en una multitud de cadenas parciales en serie en cada caso, en donde cada cadena parcial presenta al menos dos unidades AE de ejecución a lo largo de una primera línea de datos, y en cada caso a cada cadena parcial se conecta aguas arriba 102 una unidad LTE de controlador de línea directamente y directamente aguas abajo de cada unidad LTE de controlador de línea se conecta exactamente una cadena parcial y, en donde en el caso de un control de la pluralidad de unidades AE de ejecución mediante las unidades LTE de controlador de línea siempre se prevé una modulación diferencial y las unidades LTE de controlador de línea se acoplan 103 en comunicación serial entre sí mediante una segunda línea de datos y la primera unidad LTE de controlador de línea conectada en serie se acopla 104 en comunicación mediante la segunda línea de datos con la unidad BE de instrucción, en donde la primera línea de datos y la segunda línea de datos se facilitan como en cada caso una línea de datos eléctrica, que siempre conducen corriente en cada caso.

Claims (10)

  1. REIVINDICACI0NES
    i. Disposición de sistema con comunicación de datos diferencial para el uso en el automóvil para el control tolerante a los fallos y compatible electromagnéticamente de una pluralidad de unidades (AE) de ejecución de la disposición de sistema, que presenta:
    -una unidad (BE) de instrucción y una multitud de unidades (LTE) de controlador de línea, en donde la unidad (BE) de instrucción está configurada para enviar instrucciones mediante las unidades (LTE) de controlador de línea a las unidades (AE) de ejecución para controlar las unidades (AE) de ejecución, en donde:
    -la pluralidad de unidades (AE) de ejecución está segmentada en una multitud de cadenas parciales en serie en cada caso y una unidad (LTE) de controlador de línea está conectada directamente en cada caso aguas arriba de cada cadena parcial; y
    -las unidades (LTE) de controlador de línea están acopladas entre sí en comunicación serial mediante una segunda línea de datos, y la primera unidad (LTE) de controlador de línea conectada en serie está acoplada en comunicación mediante la segunda línea de datos con la unidad (BE) de instrucción, en donde en cada caso la primera línea de datos y la segunda línea de datos es una línea de datos eléctrica que está configurada en cada caso para conducir siempre corriente,
    caracterizada por que
    -cada cadena parcial presenta al menos dos unidades (AE) de ejecución a lo largo de una primera línea de datos,
    -exactamente una cadena parcial está conectada directamente aguas abajo de cada unidad (LTE) de controlador de línea, y
    -en donde una transferencia de las instrucciones tiene lugar con una secuencia de bits a través de las líneas de datos que se modula diferencialmente, y después de la transferencia de las instrucciones las líneas de datos no se desconectan, sino que además envían un patrón inactivo diferencial de manera que en el caso de un control de la pluralidad de unidades (AE) de ejecución siempre se facilita una modulación diferencial.
    la unidad (LTE) de controlador de línea conectada aguas arriba de una cadena parcial para la al menos una unidad (AE) de ejecución de esta cadena parcial está configurada
  2. 2. Disposición de sistema según la reivindicación 1, en donde para actuar como unidad maestra y la al menos una unidad (AE) de ejecución con respecto a esta unidad (LTE) de controlador de línea está configurada para actuar como unidad esclava.
  3. 3. Disposición de sistema según la reivindicación 1 o 2, en donde la unidad (BE) de instrucción para las unidades (LTE) de controlador de línea está configurada para actuar como unidad maestra y las unidades (LTE) de controlador de línea con respecto a la unidad (BE) de instrucción están configuradas para actuar como unidad esclava.
  4. 4. Disposición de sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera línea de datos y la segunda línea de datos son bidireccionales.
  5. 5. Disposición de sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se modulan señales en la segunda línea de datos con una amplitud mayor que las señales en la primera línea de datos.
  6. 6. Disposición de sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se modulan señales en la segunda línea de datos con una amplitud 10 veces mayor que las señales en la primera línea de datos.
  7. 7. Disposición de sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en donde en cada caso una unidad de controlador de línea (LTE) está dispuesta junto con una cadena parcial sobre una placa de circuitos impresos propia.
  8. 8. Disposición de sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las unidades (AE) de ejecución están diseñadas en cada caso como diodo luminoso, motor, sensor, sensor de temperatura, sensor de luz, pulsador o interruptor.
  9. 9. Disposición de sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las unidades (AE) de ejecución están configuradas para facilitar al menos una información de estado a las unidades (LTE) de controlador de línea.
  10. 10. Procedimiento para el uso en el automóvil para el control tolerante a los errores y compatible electromagnéticamente de una pluralidad de unidades (AE) de ejecución, que presenta:
    -facilitar (100) una unidad (BE) de instrucción y una multitud de unidades (LTE) de controlador de línea, en donde la unidad (BE) de instrucción envía instrucciones mediante las unidades (LTE) de controlador de línea a las unidades (AE) de ejecución para controlar las unidades (AE) de ejecución, -segmentar (101) la pluralidad de unidades (AE) de ejecución en una multitud de cadenas parciales en serie en cada caso, en donde cada cadena parcial presenta al menos dos unidades (AE) de ejecución a lo largo de una primera línea de datos;
    -conectar aguas arriba (102) directamente de cada cadena parcial en cada caso una unidad (LTE) de controlador de línea, en donde a cada unidad (LTE) de controlador de línea se conecta directamente aguas abajo exactamente una cadena parcial;
    -acoplar (103) en comunicación serial las unidades (LTE) de controlador de línea por medio de una segunda línea de datos entre sí;
    -acoplar (104) en comunicación la primera unidad de controlador (LTE) de línea conectada en serie mediante la segunda línea de datos con la unidad (BE) de instrucción; y
    -facilitar la primera línea de datos y la segunda línea de datos como una línea de datos eléctrica en cada caso, que conducen siempre corriente en cada caso,
    en donde una transferencia de las instrucciones con una secuencia de bits tiene lugar a través de las líneas de datos que se modula diferencialmente, y después de la transferencia de las instrucciones las líneas de datos no se desconectan, sino que además envían un patrón inactivo diferencial, de manera que en el caso de un control de la pluralidad de unidades (AE) de ejecución siempre se facilita una modulación diferencial.
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