[发明专利]用于远程传感器的鲁棒高速传感器接口

说明书

讨论了实现传感器数据的鲁棒、高速通信的系统、方法和装置。一个示例系统包括传感器总线、电子控制单元（ECU）以及一个或多个传感器。该ECU可耦合到传感器总线并被配置成生成同步信号，并且被配置成将同步信号输出到传感器总线。该一个或多个传感器也可耦合到传感器总线，并且该一个或多个传感器中的至少一个传感器被配置成响应于同步信号对传感器数据进行采样并且将所采样的传感器数据输出到传感器总线。

技术领域

本公开涉及用于远程传感器的传感器接口，该传感器接口可以在降低布线要求的情况下提供改进的速度和鲁棒性。

背景技术

诸如速度或位置传感器之类的传感器被用来在机电一体化系统中提供反馈信息，并且因此被用作机械和电气领域之间的接口。在许多情况下，传感器的定位是由机械约束来驱动的，该机械约束例如感测目标（目标轮、轴端等等）的可用构造空间或可达性。因此，在大多数应用中，传感器不能被嵌入在ECU（电子控制单元）中，但是必须操作为必须通过（有线）接口连接到控制单元的独立传感器（卫星传感器）。

接口是感测解决方案中就鲁棒性、成本和性能而言最关键的组件。就鲁棒性来说，线缆和连接器为总的FIT（一定时间内的故障数）比率提供了重要的贡献。另外，线缆和连接器的成本与组装和维护的成本一起都对总拥有成本（TCO）有重要贡献。就性能而言，许多常规系统中的传感器接口提供信息传递的“瓶颈”。虽然在传感器位置处可以以高得多的分辨率（在时间和/或精度上）得到感测信息（例如感测和诊断数据），但是因为缺失的连接带宽所以不能在ECU中以该分辨率来传递和使用该感测信息。此外，许多常规接口仅提供单向数据链路（例如传感器到ECU，但是不能反过来），因此传感器参数的动态调整或者甚至传感器和ECU之间的同步是不可能的，导致整个系统的性能降级。最后，大多数常规连接方案是传感器和ECU之间的点对点连接。在这些情况下，包括若干远程传感器的复杂系统产生复杂的布线束。

常规传感器系统主要使用传感器的引脚对引脚接口。典型的实施方式是单端电压接口（每个传感器具有3根电线，诸如SENT（单边半字节传输）、SPC（短PWM（脉冲宽度调制）码等等）、或电流接口（每个传感器具有2根电线，所述传感器诸如在ABS（防锁死刹车系统）或传动装置速度传感器中使用的传感器）。常规接口变体包括数字电压接口、模拟电压接口、基本电流接口和复杂电流接口。

在数字电压接口中，SENT是在没有同步和总线能力的情况下用于将数字数据流传递到ECU（例如单向地）的通用接口。SPC是英飞凌拥有的实现同步和基本总线能力的SENT的专有扩展。物理层接口的实施方式是非常基本的，因此接口的可用带宽（以及因此结果产生的波特率）非常有限的（20k波特）。由于基本实施方式，当暴露于EMI或ESD时接口展示出高的易损性。SENT/SPC的关键益处是物理层的低复杂性以及传递包括感测和诊断数据二者的数字数据的可能性。然而，归因于低的更新率，对于许多应用而言（例如转子位置感测）这是不够的。

就系统集成而言，模拟电压接口提供高带宽和最大灵活性。当被用作外部传感器接口时，模拟链路经受高易损性（例如对于电压暴露、EMI、ESD）、大量的信号线（尤其对于差动信号运行）以及缺少传递额外（例如诊断）数据的能力的影响。

电流接口的关键益处是可以经由传感器供给线来执行信息传递（通常产生双线接口）的事实。

对于基本电流接口，物理层的低成本实施方式展示出就如上述电压接口上所看到的EMI和ESD而言类似的易损等级。在常规实施方式中，使用若干个协议，范围从反映特定位置索引的简单脉冲序列（例如传动装置速度传感器）一直到在数据流中包括有限诊断数据集的高级专有协议（例如用于轮速传感器的VDA协议）。