WO2011085855A1 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines frequenzsignals - Google Patents

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WO2011085855A1
WO2011085855A1 PCT/EP2010/068307 EP2010068307W WO2011085855A1 WO 2011085855 A1 WO2011085855 A1 WO 2011085855A1 EP 2010068307 W EP2010068307 W EP 2010068307W WO 2011085855 A1 WO2011085855 A1 WO 2011085855A1
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clk
clock
counter
miso
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PCT/EP2010/068307
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Michael Baus
Michael Stemmler
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Robert Bosch GmbH
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/15—Indicating that frequency of pulses is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values, by making use of non-linear or digital elements (indicating that pulse width is above or below a certain limit)
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/19—Monitoring patterns of pulse trains
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2829—Testing of circuits in sensor or actuator systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring GE measure the preamble of claim 1, a monitoring device according to the preamble of claim 7, and a monitoring device for monitoring according to the preamble of claim 9.
  • Digital and analog clocked sensors often require a clock to work.
  • This clock can be either externally fed or generated by an oscillator.
  • the mechanical sensor itself is used as an oscillator to generate an internal clock via ordinary phase locked loop (PLL) circuits.
  • PLL phase locked loop
  • sensors with safety-critical functions which are used, for example, in the sensor systems of vehicle stabilization programs (ESP)
  • high demands are placed on the functional safety of the sensor.
  • the monitoring serves to draw conclusions about the internal signal processing and, on the other hand, in the case of rotation rate sensors it is possible to draw conclusions about the mechanical functionality of the sensor element when monitoring the frequency which can be derived from the used clock.
  • a logical monitoring via a digital interface, such as SPI.
  • a control device with a clocked data transmission between a processor and at least one other circuit wherein the processor itself outputs the clock.
  • the processor monitors the clock based on the output signals of at least two clock outputs.
  • the present invention provides a method, furthermore a device and a monitoring device, which uses this method, and finally a corresponding computer program product, according to the independent patent claims.
  • Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
  • the present invention provides a method for monitoring a frequency signal provided within a unit, the method comprising the steps of:
  • the communication interface configured to transmit information in accordance with a communication protocol
  • the present invention further provides a device which is designed to carry out or implement the steps of the method according to the invention.
  • the device may comprise means adapted to carry out each step of the method.
  • this embodiment of the invention in the form of a device or a control device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.
  • a device or a control device may in the present case be understood to mean a control device or, in general, an electrical device, which may be e.g. Processed sensor signals and outputs depending on control signals or physical measurements.
  • the control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the control unit.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • the present invention further provides a monitoring device for monitoring a frequency signal, the monitoring device having the following features:
  • Device is connected and adapted for data transmission from the device to a control unit;
  • control unit which is designed to output a clock signal or a control signal for activating the device, wherein the control unit is further configured to monitor the frequency signal in such a way execute an error warning signal if the result signal does not match an expected result signal.
  • Also of advantage is a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above, when the program is executed on said device.
  • a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory
  • the present invention offers the advantage that in contrast to the above-mentioned methods 2) or 4) no separate (hardware) connection for the input or output of a second clock is required. Compared with the method 3) described above, no further input and no further component, such. B. an oscillator needed. For methods 1) and 4) the frequency monitoring of an external computer, such. As a microcontroller ( ⁇ ), an additional circuit (ASIC) or a corresponding controller, which means increased computational complexity and technically higher demands on the user of the sensor and requires additional applications.
  • a step of outputting a control signal takes place via a signal line of the communication interface if the recognized quality of the frequency signal fulfills a defined criterion.
  • a faulty internal clock frequency detected internally in the unit a corresponding signaling to a second unit (for example, a master or control unit) can be output.
  • the predetermined criterion can be, for example, an expected counter reading from which a counter reading, which is controlled by the internal frequency signal, does not deviate more than a predetermined tolerance range.
  • the signaling of the faulty internal frequency signal can also take place via the signal lines of the communication interface, so that in turn no separate pin for this signal is to be provided.
  • a second counter in the step of comparing, may be controlled by the control signal and the signal level of the clock signal received from the communication interface to obtain a second count, wherein in the step of detecting the predetermined quality may be detected when the second Count is in a range of values, which differs at most by a predefined tolerance value of the count of the counter.
  • the unit may also be a sensor in a specific embodiment of the invention, wherein the method further comprises a step of transmitting a measurement signal representing a physical quantity via a signal line of the communication interface can.
  • the method further comprises a step of transmitting a measurement signal representing a physical quantity via a signal line of the communication interface can.
  • a reception of data via the signal lines of the communication interface can be carried out according to a standardized communication protocol, in particular an SPI, CAN, PSI5, FlexRay or another bus protocol.
  • a standardized bus protocol may include some routine to test the bus communication interface for operability.
  • an adaptation of the transmission of data according to a standardized bus protocol allows a selection of bus protocols in use, such. B. SPI, CAN, FlexRay or a PSI5 bus protocol.
  • the step of receiving the clock signal can be generated from signal edge changes of at least one signal which contains at least one further data information in addition to the clock information.
  • a clock signal for checking the internal frequency signal can also be generated in this manner from signals which are provided for data transmission via the communication interface. This offers the advantage that a smaller communication interface with a smaller number of pins can be used to nevertheless check the frequency signal generated in the unit.
  • Fig. 1 is a block diagram of an embodiment
  • Fig. 2 is a block diagram of another embodiment
  • Fig. 3 is a block diagram of another embodiment
  • Fig. 4 is a block diagram of an additional embodiment
  • Fig. 5 is a block diagram of a master-slave order
  • Fig. 6 is a block diagram of a first embodiment according to the present invention.
  • Fig. 7 is a block diagram of another embodiment according to the present invention.
  • Fig. 8 is a block diagram of an additional embodiment according to the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart of an embodiment of the invention as a method.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature / step and a second feature / step
  • this can be read such that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature / the first feature and the second feature / the second step and according to another embodiment either only the first feature / step or only the second feature / step.
  • FIG. 1 shows a sensor 102 comprising a counter 106.
  • a clock 104 generated within the sensor 102 is fed to the counter 106.
  • the internal clock 104 causes the counter 106 a discrete, incremental increase of the count, which is symbolically represented by a step function 108.
  • Via an SPI interface 1 10 the count at the output of the counter 106 can be tapped.
  • Based on a time axis 1 12 the method for frequency determination is illustrated. For this purpose, at a first time 1 14 a counter reading I and at a later time 1 16 a counter reading II on the SPI interface 1 10 determined and stored. From a difference formed from the count I and the counter reading II a counter reading difference is determined. If a fixed time period 1 18 is selected between the first time 1 14 and the later time 1 16, the frequency from the counter reading difference per time period 1 18 can be determined very easily.
  • FIG. 2 shows a sensor 202 that is similar to the sensor 102 of FIG. 1, but with respect to the sensor of FIG. 1, a second counter 206 is now disposed within the sensor 202, which is powered by an external clock 204 . Both the count of the first counter 106 and the count of the second counter 206 are the internal clock 104 and the external clock 204 increases, which is symbolically represented by the step function 108, 208.
  • the counter readings are each provided at the output of the corresponding counters.
  • the output of the first counter 106 and the output of the second counter 206 are fed directly to the various inputs of a comparison unit 210, which is arranged within the sensor 102.
  • the signal at the output of the comparison unit 210 may be tapped and a decision made as to whether or not the internal clock 104 corresponds to the external clock 204 as a reference clock, depending on the signal value of the signal.
  • FIG. 3 shows a sensor 302 that is similar to the sensor of FIG. 2, but with the second counter 206 being powered by a PLL unit 306 and disposed within the sensor 302.
  • a quartz element 304 generates a time-periodic electrical signal, which by means of the PLL unit 306 in a
  • Reference clock 308 is converted and the second counter 206 is supplied. At each clock, for example at each rising clock edge of both the internal clock s104 and the reference clock 308, the count of the first counter 106 and the second counter 206 is increased discretely, which is illustrated by the illustrated step functions 108, 208.
  • Counters 106, 206 are supplied to different inputs of a comparison unit 210.
  • a comparison of the two counter readings via the comparison unit 210 results in a signal at the output of the comparison unit 210, wherein, depending on Signal value a decision for an equality between the internal clock 104 and the reference clock 308 can be made.
  • FIG. 4 shows a sensor 402 comprising a converter 404 fed by an internal clock 104. At the output of the converter can be a signal
  • Fig. 5 shows an arrangement of a master unit 504, for example, a
  • the master unit 504 is connected to the slave unit 502 via a plurality of bus signal lines 506.
  • a CLK signal generated or provided by the master unit 504 and transmitted via a bus signal line is used as a clock signal for the slave unit 502.
  • the slave unit 502 Via a CS signal, the slave unit 502 is activated. Communication or data exchange between the master unit 504 and the slave unit 502 takes place via a MOSI channel and a MISO channel of the bus signal lines.
  • FIGS. 1 to 4 are based on comparing the determined clock frequency of the sensor with a second frequency.
  • a sensor internal counter 106 runs with the sensor-internal clock 104. With special queries at the times 1 14 and 1 16 via the interface 1 10 to the sensor, the current internal count of the first counter 106 can be read. By knowing the times 1 14 and 1 16 at which the count of the first counter 106 has been read, which in particular define the times of the queries, the counting speed of the sensor-internal counter, which is directly dependent on the sensor internal clock frequency 104, in relation to the time difference 1 18 of the two query times are set.
  • the polling times are determined by a clock, which is generally independent of the internal clock.
  • Fig. 2 is in addition to the elements of Fig. 1, a further counter 206 in use, which is fed by an external clock 204.
  • the counter reading 108 output on the output of the counter 106 can be compared by means of a comparison unit 210 with counter readings 208 from further counters 206.
  • the concept shown in FIG. 3 differs from the concept of FIG. 2 only in that in FIG. 3, only a second clock 308 is generated by an external oscillator or quartz 304 via a PLL unit 306 inside the sensor. This second externally supplied 204 or internally generated clock 304 can be compared with the actual system clock 104.
  • the comparison is realized by incrementing two counters 106 and 206, a first counter 106 based on the internal clock 104, and a second counter 206 based on the external clock 204 or 304, for example with each rising clock edge. After a certain time, ie when a counter has reached a certain value, for example, the two counter readings 108 and 208 are compared. This allows the internal system clock 104 to be compared to a second redundant clock 204 or 304.
  • the approach illustrated in FIG. 4 differs from the approach illustrated in FIG.
  • SPI Serial Peripheral Interface
  • CS Chip select line
  • MISO chip select line
  • MOSI MOSI
  • CLK clock line
  • MISO data output
  • MISO data output line
  • MISO data output line
  • Sensors are normally connected in a slave configuration to the SPI interface.
  • the edges of the CS line are usually determined deterministically by the clock of the master.
  • FIG. 6 shows a block diagram of a slave unit 602, which is connected to a master unit 504 via a plurality of bus signal lines 506.
  • a CS signal which is transmitted via a bus signal line, drives a counter 206, which is arranged within the slave unit 602, wherein a count can be output at the output of the counter 206.
  • a counter reading increase takes place per one clock period of the CLK signal.
  • a symbolic representation of the count increase shows a staircase function 208.
  • An internal clock 104 is supplied to the counter 106 and a signal is provided at the output of the counter 106. The signal corresponds to a count and the discrete increase of the count can be represented by the step function 108.
  • the output of the counter 106 and the output of the counter 206 are supplied to different inputs of a comparison unit 210.
  • a signal can be tapped.
  • data can be exchanged between the master unit 504 and the slave unit 602 via the bus signal lines MOSI and MISO.
  • a signal is transmitted as an output signal via the MISO bus signal line representing a comparison result of the comparator 210.
  • the master 504 is informed about the result of the comparison, in order to control the monitoring of the internal clock from the master 504 in this way.
  • FIG. 7 shows a master unit 504, which is connected to a slave unit 702 via a plurality of bus signal lines 506.
  • the slave unit 702 comprises a counter 106, which is controlled via an internal clock 104.
  • a count provided at the output of the counter 106 is discretely increased in response to edges of the internal clock signal 104.
  • a discrete increase in the meter reading of the counter 106 is represented by a step function 108.
  • the CS bus signal line is connected to the counter 106 to enable a start and stop function for the counter 106.
  • the counter 106 With a corresponding signal, ie in response to a signal edge or a level of the signal on the CS bus signal line (serving a start criterion for the counter 106), the counter 106 is started and previously stored a corresponding start counter reading. Analogously, in the case of a signal on the CS bus signal line, ie in response to a signal edge or a level of the signal on the CS bus signal line as a stop criterion, the counter 106 is stopped and previously a corresponding final counter reading is stored. From the final count and the start counter reading a counter reading difference is determined.
  • data having a clock rate predetermined by the CLK signal is exchanged between the master unit 504 and the slave unit 702 via the bus signal lines MOSI and MISO.
  • a signal is transmitted as an output signal via the MISO bus signal line to the master 504, which represents a comparison result of the comparator 210.
  • the master 504 is informed about the result of the comparison, in order to control the monitoring of the internal clock from the master 504 in this way.
  • FIG. 8 shows an illustration of a further embodiment of the invention, wherein a slave unit 802 is shown in FIG. 7, which has a structure similar to FIG.
  • the slave unit 802 is connected to a master unit 504 via a bus system consisting of a plurality of bus signal line 506.
  • the individual bus signal lines transmit signals, such as a bus clock signal (CLK), a signal for selecting and activating one of a plurality of slave units (CS), and signals (MOSI and / or MISO), which communicate between the master unit 504 and the slave unit 802 allow.
  • CLK bus clock signal
  • CS signal for selecting and activating one of a plurality of slave units
  • MISO signals
  • a first counter 106 and a second counter 206 are arranged, wherein an output of the first counter 106 and an output of the second counter 206 are connected to different inputs of a comparison unit 210.
  • the comparison unit 210 is arranged within the slave unit 802.
  • An internal clock 104 controls the first counter 106, in which a count of the first counter 106 is provided at a first input of the comparison unit 210, wherein the count of the counter 106 during a clock cycle. cycle of the internal clock 104 is increased.
  • a step function 108 A combination of signals of individual bus signal lines (for example, the combination of the signals CLK and CS) forms a clock signal for the input of the second counter 206, wherein a count of the second counter 206 is increased during a clock cycle of the clock signal.
  • Such an increase in the count is exemplified by a step function 208.
  • the count of the second counter 206 is provided at a second input of the comparison unit 210.
  • an output signal is tapped, resulting in a value of the output signal, depending on whether the count of the internal clock 104 corresponds to the count of the clock signal.
  • a slave unit from a plurality of slave units can be activated via the CS signal.
  • a signal is transmitted as an output signal via the MISO bus signal line to the master 504, which represents a comparison result of the comparator 210.
  • the master 504 is informed about the result of the comparison, in order to control the monitoring of the internal clock from the master 504 in this way.
  • one or more of the SPI lines could also be used to compare the internal sensor clock with another clock.
  • Either a sensor internal counter could be increased due to the SPI clock (as described in the approach illustrated in FIG. 6) and compared with a count that is incremented in response to the sensor internal clock.
  • the activation of the CS signal could be used in accordance with the approach shown in FIG. 7 to increase a count of a counter with the internal clock, wherein the deactivation of the CS signal can be used to "freeze” the count of this counter. and compare the "frozen" gap to a setpoint.
  • the clock of the SPI while not communicating over the MISO and MOSI bus data lines.
  • the sensor would in this case record the communication as before, if a corresponding CS level is controlled. In this case, the master would send beats during phases in which there is no communication.
  • a sensor and communication specific variation could be, for example, to use only a portion of the SPI clock (i.e., the bus clock), such as the first 8 clocks or a combination of SPI clocks and CS signal edges.
  • Another option is also to use the data lines to generate from the edges of the data lines a clock with which a counter is controlled, which can be compared against a counter with an internal clock.
  • the invention can of course be implemented not only with SPI interfaces but also with various other interfaces from which derived an independent clock or a time-constant triggering is possible, such.
  • SPI interfaces such as SPI interfaces
  • various other interfaces from which derived an independent clock or a time-constant triggering is possible, such.
  • the presented here frequency monitoring approach can of course be applied to any other system, such.
  • a microcontroller or ASICs which rely on an exact clock and is equipped with an interface that allows the approach presented here for monitoring.
  • the method 90 comprises a step of receiving 91 one or more binary signal levels of a clock signal or a control signal from a communication interface, wherein the communication interface is configured to transmit information according to a communication protocol. Further, the method 90 includes a step of providing 92 the frequency signal in the unit, and a step of comparing 93 the frequency signal with a time series of signal levels of the clock signal received from the communication interface to obtain a comparison result or controlling a counter by the control signal and Frequency signal to get a count.
  • the method 90 includes a step of detecting 94 a predetermined quality of the frequency signal if the comparison result satisfies a predetermined criterion or if the count is within a predetermined range of values to monitor it by the detected quality of the frequency signal.

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Abstract

Es wird ein Verfahren (90) zur Überwachung eines Frequenzsignals (104) vorgeschlagen, das innerhalb einer Einheit (102) bereitgestellt wird, wobei das Verfahren einen Schritt des Empfangens (91) eines oder mehrerer binärer Signalpegel eines Taktsignals (CLK) oder eines Steuersignals (CS) von einer Kommunikationsschnittstelle (CLK, CS, MOSI, MISO) aufweist, wobei die Kommunikationsschnittstelle (CLK, CS, MOSI, MISO) ausgebildet ist, um Informationen entsprechend einem Kommunikationsprotokoll zu übertragen. Ferner umfasst das Verfahren (90) einen Schritt des Bereitstellens (92) des Frequenzsignals (104) in der Einheit und des Vergleichens (93) des Frequenzsignals (104) mit einer zeitlichen Folge von Signalpegeln des von der Kommunikationsschnittstelle (CLK, CS, MOSI, MISO) empfangenen Taktsignals (CLK), um ein Vergleichsergebnis zu erhalten oder Steuern eines Zählers (106) durch das Steuersignal (CS) und das Frequenzsignal (104), um einen Zählerstand zu erhalten. Schließlich weist das Verfahren einen Schritt des Erkennens (94) einer vorbestimmten Qualität des Frequenzsignals (104) auf, wenn das Vergleichsergebnis ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt oder wenn der Zählerstand innerhalb eines vorbestimmten Wertebereiches liegt, um durch die erkannte Qualität des Frequenzsignals (104) dieses zu überwachen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Frequenzsignals
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung ge- maß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Vorrichtung zur Überwachung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7, sowie eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Digitale und analog getaktete Sensoren benötigen oftmals einen Takt zum Arbei- ten. Dieser Takt kann entweder extern eingespeist oder über einen Oszillator erzeugt werden. Bei Drehratensensoren wird der mechanische Sensor selbst als Oszillator verwendet, um einen internen Takt über eine gewöhnliche Phase- Locked-Loop-Schaltungen (PLL) zu erzeugen. Für Sensoren mit sicherheitskritischen Funktionen, die beispielsweise in der Sensorik von Fahrzeugstabilisie- rungsprogrammen (ESP) zum Einsatz kommen, wird eine hohe Anforderung an die Funktionssicherheit des Sensors gestellt. Hierzu gehört unter anderem die Überwachung des genutzten Taktes. Zum einen dient die Überwachung dazu, Rückschlüsse auf die interne Signalverarbeitung zu ziehen und zum anderen lassen sich bei Drehratensensoren Rückschlüsse auf die mechanische Funktio- nalität des Sensorelementes ziehen, wenn die Frequenz überwacht wird, die sich aus dem genutzten Takt ableiten lässt.
Heute sind vier Arten der Frequenzüberwachungen bekannt und werden teilweise in aktuellen Bosch Sensor Generationen, wie z. B. MM3 oder MM5 oder mög- licherweise auch in Wettbewerbsprodukten eingesetzt. Folgende Methoden werden angewandt:
1 ) Eine logische Überwachung, über eine digitale Schnittstelle, beispielsweise SPI.
2) Eine Überwachung mittels eines zweiten, von außen eingespeisten Taktes. 3) Eine Überwachung über einen Quarz oder andersartigen Oszillator, der zusätzlich zum mechanischen Oszillator verwendet wird.
4) Eine Überwachung mittels eines Taktes, der vom Sensor nach außen gegeben und von einer externen Einheit überwacht wird.
In der DE 103 47 413 A1 wird ein Steuergerät mit einer getakteten Datenübertragung zwischen einem Prozessor und wenigstens einer weiteren Schaltung gezeigt, wobei der Prozessor selbst den Takt ausgibt. Der Prozessor überwacht den Takt anhand von den Ausgangssignalen wenigstens zweier Taktausgänge.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, weiterhin eine Vorrichtung und eine Überwachungsvorrichtung, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt, gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Überwachung eines Frequenzsignals, das innerhalb einer Einheit bereitgestellt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Empfangen eines oder mehrerer binärer Signalpegel eines Taktsignals oder eines Steuersignals von einer Kommunikationsschnittstelle, wobei die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist, um Informationen entsprechend einem Kommunikationsprotokoll zu übertragen;
Bereitstellen des Frequenzsignals in der Einheit; und
Vergleichen des Frequenzsignals mit einer zeitlichen Folge von Signalpegels des von der Kommunikationsschnittstelle empfangenen Taktsignals, um ein Vergleichsergebnis zu erhalten oder Steuern eines Zählers durch das Steuersignal und das Frequenzsignal, um einen Zählerstand zu erhalten; und Erkennen einer vorbestimmten Qualität des Frequenzsignals, wenn das Vergleichsergebnis ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt oder wenn der Zähler- stand innerhalb eines vorbestimmten Wertebereiches liegt, um durch die erkannte Qualität des Frequenzsignals dieses zu überwachen.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen bzw. umzusetzen. Insbesondere kann die Vorrichtung Einrichtungen aufweisen, die ausgebildet sind, um je einen Schritt des Verfahrens auszuführen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung oder eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter einer Vorrichtung oder einem Steuergerät kann vorliegend ein Steuergerät oder allgemein ein elektrisches Gerät verstanden werden, das z.B. Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale oder physikalische Messwerte ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten Sys- tem-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung eines Frequenzsignals, wobei die Überwachungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist:
eine Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde;
ein Busübertragungssystem, das mit der Kommunikationsschnittstelle der
Vorrichtung verbunden ist und zur Datenübertragung von der Vorrichtung zu einer Steuereinheit ausgebildet ist;
die Steuereinheit, die zur Ausgabe eines Taktsignals oder eines Steuersignals zur Aktivierung der Vorrichtung ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit ferner ausgebildet ist, um eine Überwachung des Frequenzsignals derart auszuführen, dass ein Fehlerwarnsignal ausgegeben wird, wenn das Ergebnissignal nicht mit einem erwarteten Ergebnissignal übereinstimmt.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf der genannten Vorrichtung ausgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass gegenüber den vorstehend genannten Methoden 2) oder 4) kein eigener (Hardware-) Anschluss für die Ein- oder Ausgabe eines zweiten Taktes erforderlich ist. Gegenüber der vorstehend beschriebenen Methode 3) wird ebenfalls kein weiterer Eingang und kein weiteres Bauelement, wie z. B. ein Oszillator benötigt. Bei Methoden 1 ) und 4) wird die Frequenzüberwachung von einem externen Rechner, wie z. B. einem Mikrokon- troller (μθ), einer zusätzlichen Schaltung (ASIC) oder einem entsprechenden Kontroller übernommen, was erhöhten Rechenaufwand bedeutet und technisch höhere Anforderungen an den Nutzer des Sensors stellt und zusätzliche Applikationen erfordert.
Zusammenfassend kann somit gesagt werden, dass wichtige Vorteile des erfindungsgemäßen Konzeptes darin zu sehen sind, dass keine zusätzlichen PINs oder Anschlüsse am Sensor für die Frequenzüberwachung benötigt werden, kei- ne zusätzlichen Anforderungen an den Nutzer des Sensors gestellt werden, da eine Kommunikationsschnittstelle bereits vorhanden ist, keine weiteren oder zusätzlichen Bausteine (wie z. B. ein Quarz) notwendig sind und eine Implementierung der Frequenzüberwachung beispielsweise auch sensorintern oder intern zu einer anderen separaten Einheit stattfinden kann und so kein Aufwand für zu- sätzliche Applikationen besteht.
Günstig ist es, wenn ferner ein Schritt des Ausgebens eines Kontrollsignals über eine Signalleitung der Kommunikationsschnittstelle erfolgt, wenn die erkannte Qualität des Frequenzsignals ein definiertes Kriterium erfüllt. Eine derartige Aus- führungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass auch bei einer in der Einheit intern erkannten fehlerhaften internen Taktfrequenz eine entsprechende Signalisierung an eine zweite Einheit (beispielsweise eine Master- oder Steuereinheit) ausgegeben werden kann. Das vorgegebene Kriterium kann dabei beispielswei- se ein erwarteter Zählerstand sein, von dem ein Zählerstand, der durch das interne Frequenzsignal gesteuert wird, nicht mehr als um einen vorgegebenen Toleranzbereich abweicht. Die Signalisierung des Fehlerhaften internen Frequenzsignals kann dabei ebenfalls über die Signalleitungen der Kommunikationsschnittstelle erfolgen, so dass wiederum kein separater Pin für dieses Signal vor- zusehen ist.
In einer anderen Ausführungsform kann ferner im Schritt des Vergleichens ein zweiter Zähler von dem Steuersignal und dem Signalpegel des von der Kommunikationsschnittstelle empfangenen Taktsignals gesteuert werden, um einen zweiten Zählerstand zu erhalten, wobei im Schritt des Erkennens die vorbestimmte Qualität erkannt werden kann, wenn der zweite Zählerstand in einem Wertebereich liegt, der höchstens um einen vordefinierten Toleranzwert von dem Zählerstand des Zählers abweicht. Eine solche Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass nicht nur eine kontinuierliche Überwachung des Frequenzsignals möglich ist, sondern auch eine Überwachung in Zeitintervallen. Während dieser Zeitintervalle läuft dann ein Zähler, so dass nach Ablauf der Zeitdauer des Zeitintervalls der Zählerstand mit einem erwarteten Zählerstand verglichen werden kann, der erreicht werden müsste, wenn das interne Frequenzsignal fehlerfrei ist.
Um insbesondere Sensoren zuverlässig überwachen zu können, die oftmals sehr sicherheitskritische Sensordaten aufnehmen müssen, kann auch in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung die Einheit ein Sensor sein, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Übertragens eines eine physikalische Größe repräsentierenden Messsignals über eine Signalleitung der Kommunikationsschnittstelle umfassen kann. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Sensoreinheit angeschlossen werden und das mittels der Sensoreinheit erzeugte Messsignal zu einer weiteren Verarbeitung über eine Bussignalleitung übertragen werden kann. Dies ermöglicht eine sehr zuverlässige Bereitstellung des Messsignals, das unter Verwendung des präzise überwachten Frequenzsignals erzeugt wurde.
Um insbesondere bereits gut erprobte und oftmals in Anwendungsumgebungen für die Erfindung bereits vorhandene Kommunikationsstränge verwenden zu können, kann im Schritt des Empfangens ein Empfang von Daten über die Signalleitungen der Kommunikationsschnittstelle entsprechend einem standardisierten Kommunikationsprotokoll, insbesondere einem SPI-, CAN- , PSI5, FlexRay- oder einem anderen Busprotokoll, erfolgen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein standardisiertes Busprotokoll teilweise Routine beinhalten kann, um die Buskommunikationsschnittstelle auf ihre Betriebsfähigkeit hin zu testen. Insbesondere erlaubt eine Anpassung der Übertragung von Daten gemäß einem standardisierten Busprotokoll eine Auswahl von im Einsatz befindlichen Busprotokollen, wie z. B. SPI-, CAN-, FlexRay- oder einem PSI5-Busprotokoll.
Um auch die Gewinnung des externen Taktsignals zu erleichtern, so dass keine separate Taktleitung in der Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt werden zu braucht, kann im Schritt des Empfangens ein Erzeugen des Taktsignals aus Signalflankenänderungen von zumindest einem Signal erfolgen, das zusätzlich zur Taktinformation zumindest eine weitere Dateninformation enthält. Beispielsweise kann auf diese Art auch aus Signalen, die zur Datenübertragung über die Kommunikationsschnittstelle vorgesehen sind, ein Taktsignal für die Überprüfung des internen Frequenzsignals erzeugt werden. Dies bietet den Vorteil, dass eine kleinere Kommunikationsschnittstelle mit einer geringeren Anzahl von Pins verwendet werden kann, um dennoch das Frequenzsignal überprüfen zu können, das in der Einheit erzeugt wurde.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels; Fig. 4 ein Blockschaltbild eines zusätzlichen Ausführungsbeispiels;
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Master-Slave-An Ordnung;
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ein Blockschaltbild eines zusätzlichen Ausführungsbeispiels gemäß vorliegenden Erfindung; und
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung als Verfahren.
Gleiche oder ähnliche Elemente können in den Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammenge- fasst werden können. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweites Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal / den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal /den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal /Schritt oder nur das zweite Merkmal /Schritt aufweist.
Fig. 1 zeigt einen Sensor 102, der einen Zähler 106 umfasst. Ein innerhalb des Sensors 102 erzeugter Takt 104 wird in den Zähler 106 eingespeist. Der interne Takt 104 bewirkt im Zähler 106 eine diskrete, stufenweise Erhöhung des Zählerstands, was symbolisch durch eine Treppenstufenfunktion 108 dargestellt ist. Über eine SPI-Schnittstelle 1 10 kann der Zählerstand am Ausgang des Zählers 106 abgegriffen werden. Anhand einer Zeitachse 1 12 wird das Verfahren zur Frequenzermittlung verdeutlicht. Dazu wird zu einem ersten Zeitpunkt 1 14 ein Zählerstand I und zu einem späteren Zeitpunkt 1 16 ein Zählerstand II über die SPI-Schnittstelle 1 10 bestimmt und abgespeichert. Aus einer gebildeten Differenz aus dem Zählerstand I und dem Zählerstand II wird ein ein Zählerstandunterschied bestimmt. Wird zwischen dem ersten Zeitpunkt 1 14 und dem späteren Zeitpunkt 1 16 eine fest vorgegebene Zeitperiode 1 18 gewählt, so lässt sich die Frequenz aus dem Zählerstandunterschied pro Zeitperiode 1 18 sehr einfach bestimmen.
Fig. 2 zeigt einen Sensor 202, der ähnlich zu dem Sensor 102 aus Fig. 1 aufgebaut ist, wobei jedoch gegenüber dem Sensor aus Fig. 1 nun ein zweiter Zähler 206 innerhalb des Sensors 202 angeordnet ist, der von einem externen Takt 204 gespeist wird. Sowohl der Zählerstand des ersten Zählers 106 als auch der Zählerstand des zweiten Zählers 206 werden den internen Takt 104 bzw. den externen Takt 204 erhöht, was durch die Treppenstufenfunktion 108, 208 symbolisch dargestellt ist. Die Zählerstände werden jeweils am Ausgang der entsprechenden Zähler bereitgestellt. Dabei wird der Ausgang des ersten Zählers 106 und der Ausgang des zweiten Zählers 206 direkt den die verschiedenen Eingänge einer Vergleichseinheit 210 zugeführt, die innerhalb des Sensors 102 angeordnet ist. Das Signal am Ausgang der Vergleichseinheit 210 kann abgegriffen und abhängig vom Signalwert des Signals entschieden werden, ob der interne Takt 104 dem externen Takt 204 als einem Referenztakt entspricht.
Fig. 3 zeigt einen Sensor 302, der ähnlich dem Sensor aus Fig. 2 aufgebaut ist, wobei jedoch der zweite Zähler 206 von einer PLL-Einheit 306 gespeist wird und innerhalb des Sensors 302 angeordnet ist. Ein Quarzelement 304 erzeugt ein zeitlich periodisches elektrisches Signal, das mittels der PLL-Einheit 306 in einen
Referenztakt 308 konvertiert und dem zweiten Zähler 206 zugeführt wird. Bei jedem Takt, beispielsweise bei jeder steigenden Taktflanke sowohl des internen Takt s104 als auch des Referenztaktes 308, wird der Zählerstand des ersten Zählers 106 bzw. zweiten Zähler 206 diskret erhöht, was über die dargestellten Treppenstufenfunktionen 108, 208 verdeutlicht wird. Die Ausgänge der beiden
Zähler 106, 206 werden unterschiedlichen Eingängen einer Vergleichseinheit 210 zugeführt. Ein Vergleich der beiden Zählerstände über die Vergleichseinheit 210 ergibt ein Signal am Ausgang der Vergleichseinheit 210, wobei abhängig vom Signalwert eine Entscheidung für eine Gleichheit zwischen dem internen Takt 104 und dem Referenztakt 308 getroffen werden kann.
Fig. 4 zeigt einen Sensor 402, der einen Konverter 404 umfasst, der von einem internen Takt 104 gespeist wird. Am Ausgang des Konverters kann ein Signal
406 abgegriffen werden, das den internen Takt repräsentiert. Das Signal am Taktausgang 406 kann an einen externen Rechner übertragen und aus dem übertragenen Taktsignal eine Frequenz ermittelt werden. Fig. 5 zeigt eine Anordnung von einer Mastereinheit 504, die beispielsweise ein
Mikrocontroller sein kann, und einer Slaveeinheit 502, die beispielsweise eine Sensoreinheit sein kann. Die Mastereinheit 504 ist über eine Mehrzahl von Bussignalleitungen 506 mit der Slaveeinheit 502 verbunden. Ein von der Mastereinheit 504 erzeugtes oder bereitgestelltes und über eine Bussignalleitung übertra- genes CLK-Signal wird als ein Taktsignal für die Slaveeinheit 502 verwendet.
Über ein CS-Signal wird die Slaveeinheit 502 aktiviert. Eine Kommunikation oder ein Datenaustausch zwischen der Mastereinheit 504 und der Slaveeinheit 502 findet über einen MOSI-Kanal und einem MISO-Kanal der Bussignalleitungen statt.
Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ansätze beruhen darauf, die ermittelte Taktfrequenz des Sensors mit einer zweiten Frequenz zu vergleichen. In Fig. 1 läuft ein sensorinterner Zähler 106 mit dem sensorinternen Takt 104. Mit speziellen Abfragen zu den Zeitpunkten 1 14 und 1 16 über die Schnittstelle 1 10 zum Sensor kann der aktuelle interne Zählerstand des ersten Zählers 106 ausgelesen werden. Durch Kenntnis der Zeitpunkte 1 14 und 1 16 zu denen der Zählerstand des ersten Zählers 106 ausgelesen wurde, die insbesondere die Zeitpunkte der Abfragen definieren , kann die Zählgeschwindigkeit des sensorinternen Zählers, welche direkt abhängig von der sensorinternen Taktfrequenz 104 ist, in Relation zur Zeitdifferenz 1 18 der beiden Abfragezeitpunkte gesetzt werden. Die Abfragezeitpunkte werden durch einen, in der Regel vom internen Takt unabhängigen Takt festgelegt. Durch die Relation der Zeitdauer 1 18 zwischen den beiden Abfragezeitpunkten 1 14 und 1 16 mit dem zu erwartenden Zählerstand kann der sensorinterne Takt104 redundant überwacht werden. In Fig. 2 ist zusätzlich zu den Elementen aus Fig. 1 ein weiterer Zähler 206 im Einsatz, der von einem externen Takt 204 gespeist wird. Der auf dem Ausgang des Zählers 106 ausgegebene Zählerstand 108 kann mittels einer Vergleichseinheit 210 mit Zählerständen 208 aus weiteren Zählern 206 verglichen werden. Das in Fig. 3 dargestellte Konzept unterscheidet sich von dem Konzept aus Fig. 2 nur dahingehend, dass in Fig. 3 aus einem externen Oszillator oder Quarz 304 erst ein zweiter Takt 308 über eine PLL-Einheit 306 sensorintern generiert wird. Dieser zweite, von außen eingespeiste 204 oder intern generierte Takt 304 kann mit dem eigentlichen Systemtakt 104 verglichen werden. Der Vergleich wird dadurch realisiert, dass zwei Zähler 106 und 206, ein erster Zähler 106, beruhend auf dem internen Takt 104, und ein zweiter Zähler 206, beruhend auf dem externen Takt 204 oder 304, beispielsweise mit jeder steigenden Taktflanke erhöht werden. Nach einer gewissen Zeit, d.h. wenn ein Zähler zum Beispiel einen bestimmten Wert erreicht hat werden die beiden Zählerstände 108 und 208 verglichen. Dadurch kann der interne Systemtakt 104 mit einem zweiten redundanten Takt 204 oder 304 verglichen werden. Der in Fig. 4 dargestellte Ansatz unterscheidet sich von dem in Fig.2 dargestellten Ansatz dahingehend, dass der sensorinterne Takt 104 nach außen geführt wird und ein externer Rechner, wie beispielsweise ein Microcontroller, ein ASIC oder ein anderer Controller diesen Takt 406 mit seinem eigenen Takt vergleichen muss und dieser Vergleich und die externe Bewertung nicht sensorintern stattfindet. Weiterhin haben die meisten Sensoren eine digitale Schnittstelle. Eine mögliche Ausprägung einer solchen Schnittstelle ist eine SPI (Serial Pe- ripheral Interface)-Schnittstelle, die in Fig. 5 schematisch dargestellt ist. Eine solche Schnittstelle umfasst vier Leitungen 506 , die als CS, MISO, MOSI und CLK bezeichnet werden. Während über die Chip-Select-Leitung (CS) eine Slaveein- heit 502 durch den Master 504 aktiviert wird, werden auf der Taktleitung (CLK) durch den Master 504 bereitgestellte Takte ausgegeben und Daten zu verschiedenen Taktflanken über den Datenausgang gesendet (MOSI). Der Slave 506 kann auf seiner Datenausgangsleitung (MISO) synchron zum Takt Daten an den Master 504 senden. Die Anzahl der Takte und das genaue Timing ist von Protokoll zu Protokoll unterschiedlich.
Sensoren werden normalerweise in einer Slave-Konfiguration an der SPI- Schnittstelle angeschlossen. Ein wichtiges Merkmal eines besonderen Ausfüh- rungsbeispiels der Erfindung, das in dem folgend beschrieben Ansatz ausgenutzt wird, besteht darin, dass der Takt der CLK-Leitung genauso wie der Takt aus der Frequenzüberwachung von einem unabhängigen Taktgenerator erzeugt wird und eine hohe Taktgenauigkeit aufweist. Ebenso sind die Flanken der CS-Leitung meistens deterministisch durch den Takt des Masters bestimmt.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Slaveeinheit 602, die über eine Mehrzahl von Bussignalleitungen 506 mit einer Mastereinheit 504 verbunden ist. Ein CS- Signal, das über eine Bussignalleitung übertragen wird, steuert einen Zähler 206 an, der innerhalb der Slaveeinheit 602 angeordnet ist, wobei am Ausgang des Zählers 206 ein Zählerstand ausgegeben werden kann. Während der Ansteue- rung des Zählers 206 mittels des CS-Signals findet eine Zählerstanderhöhung pro einer Taktperiode des CLK-Signals statt. Eine symbolhafte Darstellung der Zählerstanderhöhung zeigt eine Treppenstufenfunktion 208. Ein interner Takt 104 wird dem Zähler 106 zugeführt und ein Signal am Ausgang des Zählers 106 bereitgestellt wird. Das Signal entspricht einem Zählerstand und die diskrete Erhöhung des Zählerstandes kann durch die Treppenstufenfunktion 108 dargestellt werden. Der Ausgang des Zählers 106 und der Ausgang des Zählers 206 werden unterschiedlichen Eingängen einer Vergleichseinheit 210 zugeführt. Am Ausgang der Vergleichseinheit 210 kann ein Signal abgegriffen werden. Abhängig vom Signalwert kann entschieden werden, ob der interne Takt 104 dem Takt des CLK-Signals entspricht. Zusätzlich können über die Bussignalleitungen MOSI und MISO Daten zwischen der Mastereinheit 504 und der Slaveeinheit 602 ausgetauscht werden. Beispielsweise wird ein Signal als Ausgangssignal über die MISO-Bussignalleitung übertragen, das ein Vergleichsergebnis des Vergleichers 210 repräsentiert. Dadurch wird dem Master 504 eine Information über das Vergleichsergebnis mitgeteilt, um auf diese Weise die Überwachung des internen Taktes vom Master 504 aus zu kontrollieren.
Fig. 7 zeigt eine Mastereinheit 504, die über eine Mehrzahl von Bussignalleitung 506 mit einer Slaveeinheit 702 verbunden ist. Die Slaveeinheit 702 umfasst einen Zähler 106, der über einen internen Takt 104 angesteuert wird. Ein am Ausgang des Zählers 106 bereitgestellter Zählerstand wird ansprechend auf Flanken des internen Taktsignals 104 diskret erhöht. Eine diskrete Erhöhung des Zählerstan- des des Zählers 106 wird durch eine Treppenstufenfunktion 108 dargestellt. Zusätzlich ist die CS-Bussignalleitung mit dem Zähler 106 verbunden, um eine Start und Stopfunktion für den Zähler 106 zu ermöglichen. Bei einem entsprechenden Signal, d.h. ansprechend auf eine Signalflanke oder einen Pegel des Signalsauf der CS-Bussignalleitung (das ein Startkriterium für den Zähler 106 dient) wird der Zähler 106 gestartet und zuvor ein entsprechender Startzählerstand abgespeichert. Analog wird bei einem Signal auf der CS-Bussignalleitung, d.h. ansprechend auf eine Signalflanke oder einen Pegel des Signals auf der CS- Bussignalleitung als Stoppkriterium, der Zähler 106 gestoppt und zuvor ein entsprechender Endzählerstand abgespeichert. Aus dem Endzählerstand und dem Startzählerstand wird ein Zählerstandunterschied ermittelt. Ferner werden über die Bussignalleitungen MOSI und MISO Daten mit einer durch das CLK-Signal vorgegeben Taktrate zwischen der Mastereinheit 504 und der Slaveeinheit 702 ausgetauscht werden. Beispielsweise wird ein Signal als Ausgangssignal über die MISO-Bussignalleitung an den Master 504 übertragen, das ein Vergleichsergebnis des Vergleichers 210 repräsentiert. Dadurch wird dem Master 504 eine Information über das Vergleichsergebnis mitgeteilt, um auf diese Weise die Überwachung des internen Taktes vom Master 504 aus zu kontrollieren.
Fig. 8 zeigt eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine Slaveeinheit 802 in Fig. 7 dargestellt ist, die eine Aufbau ähnlich zu Fig. 6 aufweist. Die Slaveeinheit 802 ist über ein Bussystem, bestehend aus einer Mehrzahl von Bussignalleitung 506, mit einer Mastereinheit 504 verbunden. Die einzelnen Bussignalleitungen übertragen Signale wie z.B. ein Bustaktsignal (CLK), ein Signal zur Auswahl und Aktivierung von einer aus mehreren Slaveein- heiten (CS), und Signale (MOSI und/oder MISO), die eine Kommunikation zwischen der Mastereinheit 504 und der Slaveeinheit 802 ermöglichen. Innerhalb der Slaveeinheit 802 ist ein erster Zähler 106 und ein zweiter Zähler 206 angeordnet, wobei ein Ausgang des ersten Zählers 106 und ein Ausgang des zweiten Zählers 206 mit unterschiedlichen Eingängen einer Vergleichseinheit 210 verbunden sind. Die Vergleichseinheit 210 ist innerhalb der Slaveeinheit 802 angeordnet. Ein interner Takt 104 steuert den ersten Zähler 106, in dem ein Zählerstand des ersten Zählers 106 an einem ersten Eingang der Vergleichseinheit 210 bereitgestellt wird, wobei der Zählerstand des Zählers 106 während eines Takt- zyklus des internen Taktes 104 erhöht wird. Eine solche Erhöhung ist beispielhaft durch eine Treppenstufenfunktion 108 dargestellt. Eine Verknüpfung von Signalen einzelner Bussignalleitungen (beispielsweise die Verknüpfung der Signals CLK und CS) bildet ein Taktsignal für den Eingang des zweiten Zählers 206, wobei ein Zählerstand des zweiten Zählers 206 während eines Taktzyklus des Taktsignals erhöht wird. Eine solche Erhöhung des Zählerstandes ist beispielhaft durch eine Treppenstufenfunktion 208 dargestellt. Der Zählerstand des zweiten Zählers 206 wird an einem zweiten Eingang der Vergleichseinheit 210 bereitgestellt. An einem Ausgang der Vergleichseinheit 210 wird ein Ausgangssignal abgegriffen, wobei sich ein Wert des Ausgangsignals ergibt, abhängig davon, ob der Zählerstand des internen Taktes 104 dem Zählerstand des Taktsignals entspricht. Zusätzlich kann über das CS-Signal eine Slaveeinheit aus einer Mehrzahl von Slaveeinheiten aktiviert werden. Beispielsweise wird ein Signal als Ausgangssignal über die MISO-Bussignalleitung an den Master 504 übertragen, das ein Vergleichsergebnis des Vergleichers 210 repräsentiert. Dadurch wird dem Master 504 eine Information über das Vergleichsergebnis mitgeteilt, um auf diese Weise die Überwachung des internen Taktes vom Master 504 aus zu kontrollieren.
Anstatt der aktuell im Stand der Technik genutzten Frequenzüberwachungsmöglichkeiten könnte auch eine oder mehrere der SPI-Leitungen dazu genutzt werden, den internen Sensortakt gegen einen weiteren Takt zu vergleichen. Entweder könnte ein sensorinterner Zähler aufgrund des SPI-Taktes erhöht werden (so wie es in dem in Fig. 6 dargestellten Ansatz beschrieben ist) und mit einem Zählerstand, der ansprechend auf den sensorinternen Takt erhöht wird, verglichen werden. Oder es könnte die Aktivierung des CS-Signals entsprechen dem in Fig. 7 dargestellten Ansatz dazu genutzt werden, einen Zählerstand eines Zählers mit dem internen Takt zu erhöhen, wobei die Deaktivierung des CS-Signals dazu genutzt werden kann den Zählerstand dieses Zählers„einzufrieren" und den „eingefrorenen" Zäherlstand gegen einen Sollwert zu vergleichen.
Folgende Erweiterungen, Detaillierungen oder Abwandlungen sind weiterhin denkbar: Da es im normalen Sensorbetrieb regelmäßig zu SPI-Kommunikation kommt, könnte die Überwachung sehr hohe zeitliche Überwachungsdeckung erreichen. Zusätzlich könnte eine Überwachung eingebaut werden, die prüft ob überhaupt und wenn ja, mit welcher Häufigkeit SPI-Kommunikation stattfindet und somit die erfindungsgemäße Überwachung möglich ist und eine zeitlich hohe Deckung erreicht.
Um eine maximale zeitliche Abdeckung zu erreichen wäre es möglich, den Takt der SPI auch zu senden während keine Kommunikation über die MISO- und MOSI-Busdatenleitungen stattfindet. Der Sensor würde in diesem Fall die Kommunikation wie bisher aufnehmen, wenn ein entsprechender CS-Pegel angesteuert wird. Für diesen Fall würde der Master, während der Phasen in denen keine Kommunikation stattfindet, Takte zu senden.
Eine sensor- und kommunikationsspezifische Abwandlung könnte darin bestehen, zum Beispiel nur einen Teil des SPI-Taktes (d.h. des Bustaktes), wie beispielsweise die ersten 8 Takte oder eine Kombination von SPI-Takten und CS Signalflanken zu nutzen. Eine weitere Option ist es auch, die Datenleitungen zu nutzen, um aus den Flanken der Datenleitungen einen Takt zu erzeugen mit dem ein Zähler gesteuert wird der gegen einen Zähler mit internem Takt verglichen werden kann.
Die Erfindung lässt sich natürlich nicht nur mit SPI-Schnittstellen umsetzten sondern auch mit diversen anderen Schnittstellen von denen ein unabhängiger Takt abgeleitet oder eine zeitkonstante Triggerung möglich ist, wie z. B. mit einem Can, FlexRay oder PSI5.
Der hier vorgestellte Ansatz zur Überwachung eines Frequenzsignals könnte auf jeden SPI-Befehl oder nur auf spezielle Befehle oder nur nach vorangegangener Aktivierung angewandt werden.
Der hier vorgestellte Ansatz der Frequenzüberwachung kann natürlich auch für jedes andere System angewendet werden, wie z. B. ein Mikrocontroller oder ASICs, das auf einen exakten Takt angewiesen ist und mit einer Schnittstelle ausgerüstet ist, die den hier vorgestellten Ansatz zur Überwachung zulässt.
Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 90 zur Überwachung eines Frequenzsignals, das innerhalb einer Einheit bereitgestellt wird. Das Verfahren 90 umfasst dabei einen Schritt des Empfangens 91 eines oder mehrerer binärer Signalpegel eines Taktsignals oder eines Steuersignals von einer Kommunikationsschnittstelle, wobei die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist, um Informationen entsprechend einem Kommunikationsprotokoll zu übertragen. Weiterhin umfasst das Verfahren 90 einen Schritt des Bereitstellens 92 des Frequenzsignals in der Einheit sowie einen Schritt des Vergleichens 93 des Frequenzsignals mit einer zeitlichen Folge von Signalpegeln des von der Kommunikationsschnittstelle empfangenen Taktsignals, um ein Vergleichsergebnis zu erhalten oder Steuern eines Zählers durch das Steuersignal und das Frequenzsignal, um einen Zählerstand zu erhalten. Schließlich umfasst das Verfahren 90 einen Schritt des Erkennens 94 einer vorbestimmten Qualität des Frequenzsignals, wenn das Vergleichsergebnis ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt oder wenn der Zählerstand innerhalb eines vorbestimmten Wertebereiches liegt, um durch die erkannte Qualität des Frequenzsignals dieses zu überwachen.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren (90) zur Überwachung eines Frequenzsignals (104), das innerhalb einer Einheit (102) bereitgestellt wird, wobei das Verfahren die folgen- den Schritte aufweist:
Empfangen (91 ) eines oder mehrerer binärer Signalpegel eines Taktsignals (CLK) oder eines Steuersignals (CS) von einer Kommunikationsschnittstelle (CLK, CS, MOSI, MISO), wobei die Kommunikationsschnittstelle (CLK, CS, MOSI, ausgebildet ist, um Informationen ent- sprechend einem Kommunikationsprotokoll zu übertragen;
Bereitstellen (92) des Frequenzsignals (104) in der Einheit; Vergleichen (93) des Frequenzsignals (104) mit einer zeitlichen Folge von Signalpegeln des von der Kommunikationsschnittstelle (CLK, CS, MOSI, MISO) empfangenen Taktsignals (CLK), um ein Vergleichser- gebnis zu erhalten oder Steuern eines Zählers (106) durch das Steuersignal (CS) und das Frequenzsignal (104), um einen Zählerstand zu erhalten; und
Erkennen (94) einer vorbestimmten Qualität des Frequenzsignals (104), wenn das Vergleichsergebnis ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt oder wenn der Zählerstand innerhalb eines vorbestimmten Wertebereiches liegt, um durch die erkannte Qualität des Frequenzsignals (104) dieses zu überwachen.
2. Verfahren (90) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Schritt des Ausgebens eines Kontrollsignals (MISO) über eine Signalleitung der Kommunikationsschnittstelle (CLK, CS, MOSI, MISO) erfolgt, wenn die erkannte Qualität des Frequenzsignal (104) ein definiertes Kriterium erfüllt. 3. Verfahren (90) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner im Schritt des Vergleichens ein zweiter Zähler (206) von dem Steuersignal (CS) und dem Signalpegel des von der Kommunikationsschnittstelle (CLK, CS, MOSI, MISO) empfangenen Taktsignals (CLK) gesteuert wird, um einen zweiten Zählerstand zu erhalten, wobei im Schritt des Erkennens die vorbestimmte Qualität erkannt wird, wenn der zweite Zählerstand in einem Wertebereich liegt, der höchstens um einen vordefinierten Toleranzwert von dem Zählerstand des Zählers (106) abweicht.
Verfahren (90) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (102) ein Sensor ist, wobei das Verfahren (90) ferner einen Schritt des Übertragens eines eine physikalische Größe repräsentierenden Messsignals über eine Signalleitung (MISO) der Kommunikationsschnittstelle (CLK, CS, MOSI, MISO) umfasst.
Verfahrens gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Empfangens (91 ) ein Empfang von Daten über die Signalleitungen der Kommunikationsschnittstelle (CLK, CS, MOSI, MISO) entsprechend einem standardisierten Kommunikationsprotokoll, insbesondere einem SPI-, CAN- FlexRay- oder einem PSI5- Busprotokoll, erfolgen.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Empfangens (91 ) ein Erzeugen des Taktsignals (CLK) aus Signalflankenänderungen von zumindest einem Signal (CS, MOSI) erfolgt, das zusätzlich zur Taktinformation zumindest eine weitere Dateninformation enthält.
Vorrichtung (602, 702, 802), die ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens (90) gemäß einem vorangegangenen Ansprüche auszuführen.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens (90) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Vorrichtung (602, 702, 802) ausgeführt wird.
9. Überwachungsvorrichtung (502, 602, 702, 802) zur Überwachung eines Frequenzsignals (104), wobei die Überwachungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist:
- eine Vorrichtung (602, 702, 802) gemäß Anspruch 7;
- ein Busübertragungssystem, das mit der Kommunikationsschnittstelle (CLK, CS, MOSI, MISO) der Vorrichtung (602, 702, 802) verbunden ist und zur Datenübertragung von der Vorrichtung (602, 702, 802) zu einer Steuereinheit (502) ausgebildet ist;
- die Steuereinheit (502), die zur Ausgabe eines Taktsignals (CLK) oder eines Steuersignals (CS) zur Aktivierung der Vorrichtung (602, 702, 802) ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit ferner ausgebildet ist, um eine Überwachung des Frequenzsignals (104) derart auszuführen, dass ein Fehlerwarnsignal ausgegeben wird, wenn das Ergebnissignal nicht mit einem erwarteten Ergebnissignal übereinstimmt.
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